综采工作面过断层技术

温涛

【摘要】利用爆破拉底法和聚氨脂帮锚技术，使综采工作面安全采过落差达2.1米断层，减少了储量损失，减少了工作面搬家次数，达到了提高单产、降低成本的目的。

【关键词】综采：过断层：预留煤底拉底法：聚氨脂木锚杆护帮

一、项目简介：

七台河矿业精煤集团向阳煤矿综采队12年6月份回采三采区17层-90左面时，工作面有3条倾斜断层。已往正常回采需跳面搬家，造成储量损失；为了减少搬家带来的停产及储量损失，通过研究采取有效技术措施，推进了90米，顺利通过断层，过断层期间单产达到5.2万吨，该队2012年提前1个月产量完成计划，达到公司年初规划的要求。

二、断层处地质概况：

本面为三采区17层-90左面，煤层倾角16°，煤层厚度2.4-2.6m，平均2.5m，面长135m，局部存在0.4-0.6m厚的伪顶，岩性为灰色粉砂岩及炭质页岩，直接顶为黑色粉砂岩，坚硬致密，煤层硬度中等，节理较发育，层理不发育。本面在回采过程中将经过3条落差较大的断层，F1断层H=1.3m；F2断层H=1.5-2.1m，局部小裂隙发育，落差较大，对回采影响较大；F3断层H=0.5-2.1m，局部小裂隙发育，落差较大，对回采影响较大。

三、工作面机械装备

本面采用走向长壁后退式采煤法，顶板支护使用ZZ5600-23/47型液压支架；采空区处理为全部垮落法。工作面运输机为SGZ-764/400型中双链刮板输送机；采煤机使用MG250/581-QWD型双滚筒采煤机。顺槽转载机使用SZZ-764/160型转载机及SSJ-1000/2*75型胶带输送机。

四、过断层方案选择

对于本工作面的回采可有两种方案：即采取措施过断层和跳面搬家。第一种方案是预留煤底爆破法直接过断层，预计工期1个月；第二种方案是在断层外预掘新切眼，工作面进行搬家，予计工期1.5个月。此两种方案经过技术上、经济上及安全上对比论证，认为第一种方案省工期，不留断层煤柱，没有浪费资源，提高了回采率，多出煤8万吨。第二种方案需要对支架及设备拆卸及安装，需投入很大的人力、物力。若将工作面留煤柱进行搬家，仅搬家费用约需60万元，同时对下层煤开采有"孤岛"效应。从经济效益上看，不停产1.5个月将多出煤炭8万吨，为我矿创直接经济效益983万元。

综上所述，第一种方案省时、省力、高效等储多优点，所以选择第一种方案--预留煤底爆破法过断层。

五、过断层工艺

1、回采期间由于工作面头部先通过F2断层，因此根据断层性质、落差情况，必须在B9点后3米（即提前25个循环）从1-20号架子间留底煤降低采高，每循环留底煤60mm，要求缓慢抬起，21号以上架子随之顺平、顺直，当工作面推进到F2号断层时，溜子头抬起1.5米，恰好抓住煤层底板，随工作面推进割顶煤，直至抓住煤层顶板。

随着回采过程中断层与工作面相交，煤壁处出现岩石，需放炮处理，从溜子头部遇到F2号断层开始13个循环后35-80号支架间开始留底煤，每循环留底煤60mm，25个循环后1-34号支架进入断层，81号架子到尾的溜子、架子随之顺平、顺直，此时工作面的断层落差达1.6m，随着工作面的推进，断层暴露在工作面长达30m，落差最大达2.1m，此时我们要求工作面与断层相交处抓住煤层顶板，采高控制在2.4-2.5m，保证相交处上、下各有10部架子与上、下方缓慢过渡，溜子顺平顺直。另两条断层与此方法相同。

2、工作面支架使用可伸缩顶梁支架，在采煤机割煤后能及时支护顶板有效地控制顶板冒落。

3、采用树脂木锚杆防片帮技术，能有效地控制煤壁片帮，防止片帮造成的支架端面距加大，控制空顶距内顶板冒落，使工作面顺利过断层。

六、帮锚工艺

由于过断层期间，工作面正处于上部16层空区煤柱范围内，层间距3m，顶板压力较大，为了防止硬帮煤壁片帮，发生冒顶事故，对硬帮煤壁采取了打设聚氨脂木锚杆进行护帮技术。利用煤電钻垂直要片帮煤壁打钻，木锚杆将聚胺脂A、B药包搅拌均匀，两种化学药品发生化学反映形成泡沫渗入煤壁裂隙，加固了煤体，同时也将煤壁与木锚杆粘结在一起，防止煤壁片帮。其工艺过程如下：

1、煤壁打眼：在采煤机割煤前，根据工作面煤壁的松软情况，用煤电钻、煤钻杆在压力较大、易冒落、片帮段煤壁上打眼，眼的布置方式为双排眼或三角眼，按俯角3-5°打设，眼距0.5-1.0m，深度2.0m，眼打好后立即安装聚氯脂药卷3-4对，将药卷逐个刺破后再送入眼内，然后用煤电钻带动木锚杆充分搅拌，最后用木楔砸封锚孔。

2、木锚杆规格：长1800*28*28mm方材，木楔规格：长350mm，大头直径为100mm的圆木楔。

3、木锚杆的打设要在硬帮煤壁里交叉重叠一个循环，即在采煤机割过两刀煤后，马上打下一个循环的帮锚眼并安装聚氨脂药卷。

七、结论

经过矿、区、段队工程技术人员的共同努力，工作面圆满通过断层破碎带。6月份该队完成产量5.5万吨，7月份由于回采接近停采线，该队完成产量2.5万吨。说明过断层基本上对生产影响不大。这次过断层的技术方案是成功的。这为今后综采成设计大块段、大储量打下了坚实的基础，同时也为高产高效工作面中遇断层的处理积累了宝贵的技术经验，为减少综采工作面搬家次数、实现高产高效之路作了有利尝试。

应用此项技术应注意的几个问题：

1、预留煤底能保证架子到断层时与断层下盘高度一致，不致使架子上台，从而缩短过断层时间。未进断层前预留煤底，架子要抓住煤层顶板走，进入断层时，架子要抓住煤层底板走。

2、与断层交接处架子予留煤底，但工作面溜子必须缓慢顺延，不使溜子出现急弯，保证工作面溜子好使，不出事故。

3、过断层期间，架子要保证完好，不出现自动泄载现象。否则无法控制顶板。机组割完煤后，要及时拉架，滚筒过后伸缩梁马上前伸，防止顶板破碎冒顶。

4、对硬帮煤壁打设聚氨脂木锚杆非常必要，能有效地控制煤壁片帮，从而予防了煤壁片帮后顶板冒落事故的发生，保证了生产的正常进行。聚氨脂木锚杆的打设要及时，不要在冒顶后再打。同时视煤壁情况眼距控制在1米以内最好。

5、帮锚打设各个循环要有交叉现象，即每打一次帮锚够三个循环，而在采煤机割完两个循环时要及时打下一排帮锚。打设帮锚时，两组药卷要交替放入，然后用煤电钻带动木锚杆充分搅拌，并及时用木楔封好。

八、应用情况及经济效益

向阳煤矿综采工作面使用可伸缩顶梁支架能够及时支护顶板，同时采取树脂锚杆防片帮技术有效控制支架空顶距处冒顶，采取拉底挑顶方法综采完全顺利采过断层，扩大了综采储量，减少了搬家次数、达到了提高单产、降低成本的目的。对本矿井下部几个工作面及其它矿井相似条件的工作面具有借鉴意义。

经济效益方面：减少综采工作面一次搬家费用60万元，少掘一个25m2巷道188m，费用节省21万元，少停产1.5个月多出煤7万吨，总的经济效益1857万元，且减少煤炭损失8万吨，社会效益亦很可观。