曹庄煤矿综采工作面过断层的实践与探索

史书杰

摘 要：通过采煤工作面推进中所揭露断层这一地质构造，总结分析我国现阶段过断层时遇到不同条件下的推过方法，在理论上探讨，结合现场实践进行了方法验证，提出了过断层的主要技术措施及其适用条件。优化了生产工艺，对综采工作面过断层技术有了指导实践的意义。

关键词：综采工作面；过断层；实践探索

1 -120西大巷八层外综采工作面现况

1.1 断层情况。-120西大巷八层外综采工作面煤层倾向N27°W～N67°W，走向变化不大。煤层倾角为8°～30°，平均21°。该面地质构造较复杂。工作面回采范围内共揭露16条断层，其中f7、f8、f9、f10为逆断层，其余均为正断层。f2、f4、f5、f6、f7、f13、f14、f15、f16断层落差均大于1m，根据相邻工作面及老巷揭露断层资料分析，f2、f4、f7断层将切穿本面，对本面回采影响大。断层附近围岩节理发育，完整性差。造成该区域煤层厚度、结构发生变化，最小煤厚1.0m。该区域断层、煤厚变薄对工作面回采煤质将产生较大影响。

1.2 采煤工艺。-120西大巷八层外综采工作面采用双滚筒采煤机割煤，本面采用MG2×160/710-AWD型双滚筒采煤机。采煤机螺旋滚筒上（下）行割煤，往返一次进两刀，双向割煤。采煤机割煤、螺旋滚筒装煤、刮板运输机运煤、液压支架支护顶板。当遇地质构造变化或一次无法将煤全部装入输送机时，往返一次进一刀。

2 过断层技术措施

2.1安全技术措施。根据-120西大巷八层外综采工作面推过断层时面前顶板破碎现状（冒落或者未冒落）、断层不同的地质特征（落差高度）等情况下对综采工作面矿山压力分布特点和不同施工工艺的特征，采取了下列安全技术措施。①当-120西大巷八层外综采工作面面前顶底板岩石硬度系数大于4时，我矿8层顶板岩石坚硬，所使用的采煤机破岩困难、影响采煤机的使用并且会损坏设备，此时需用打眼响震动炮的方法处理。②在顶板裂隙发育区段，及时拉超前架护顶。防止因煤层破碎诱发冒顶事故。③过断层时，断层处岩石采用打眼爆破法处理。下降盘打眼放顶留底煤，上升盘打眼卧底，顺直工作面刮板输送机，随工作面推进，根据工作面煤层上翻或下翻情况，逐刀卧底或放顶起、落输送机，将采高控制在1.5～2.3m范围之间，当断层落差大，支架行程超高时，断层上升盘采用支架上方打“井”字型木垛的方法将顶板装实确保支架初撑有力，严禁支架超高或支架立柱行程不足200mm。使用 2.5m板梁倾向插入支架顶梁上部，在板梁上方走向搭接方子木或板梁，使其形成“井”字型木垛（2.5m板梁倾向使用在相邻三架顶梁上方，防止移架时木垛失稳）。④顶板破碎时，采用擦顶移架以防松动顶板要紧跟前滚筒移架或人工操作超前移架，要带压移架，减少顶板的松动。我矿的-120西大巷八层外综采工作面下半部采用ZY5000/12/24液压支架维护顶板，移架步距600mm，保证支架初撑力不小于24MPa。工作面上半部对柱支护：对柱与对柱间距为1m，每组对柱之间支柱间距为400mm。采用见四回一控顶方式。可在支架前端搭设工型钢或者穿长板梁并且铺设钢筋网组合的方法维护面前较为破碎的顶板，或者移架前在端面架设走向和顺山棚，如果条件允许，也可以在煤壁掏梁窝，架设临时棚梁支护顶板。

2.2 过断层时冒顶。当-120西大巷八层外综采工作面遇到推过断层时发生了冒顶，煤层倾角较大时会有液压支架被推倒的危险，或者发生压死液压支架和堵塞采煤工作面等生产事故。最常用的措施方法就是及时木料背顶，在液压支架上面搭设木垛，要求是木垛最下面一层的木柱平行于煤壁，而且保证能够用搭在俩个相邻的液压支架上面，从而保证搭设的木垛能够与冒顶处的顶板充分接触，能够承载顶板压力。还有一种方法就是在破碎处及时打设锚杆，局部打设锚索加强支护，但是这种支护措施方法对现场地质及顶板冒落条件有一定的要求。近些年来，应用化学的方法加固顶板在过断层的施工中应用也更加普遍，在一些西方的发达国家应用效果明显，但是成本消耗、施工技术的要求较高。

2.3 过断层时落差较大。当-120西大巷八层外综采工作面推采时遇到断层落差较大时，受地质条件影响会造成工作面的起伏较大。为了使设备从一盘顺利过渡到另一盘，需选择一个合理的推进坡度，一般在距离断层面5-15m处开始，上抬或下扎量一般每刀60-140mm，保证液压支架上部顶梁不会互相挤压，能够顺利推移液压支架和采煤机的前进。推过断层后仍需要继续调整推进坡度，尽快恢复到正常生产。在地质条件符合的条件下，最好优先用由断层上盘向断层下盘推进的方法。当采用断层下盘向上盘推进时，因为上下两盘不同的位置，液压支架会承担下盘顶板的压力和上盘顶板一部分的压力，从而增加了液压支架的承受负载，对液压支架影响较大。由于压力集中，容易发生片帮冒顶事故。当采用由断层上盘向下盘推进时，上盘顶板的岩层压力可以部分传递于下盘，液压支架承受的负载较小，保证现场的安全。

3 -120西大巷八层外综采工作面的实践及现场效果

3.1 -120西大巷八层外综采工作面在推采断层的过程中，主要考虑断层的地质特征和断层处的顶板完整程度，控制好断层处面前顶板的完整性是过断层的技术措施的关键。

3.2 -120西大巷八层外综采工作面在推进过程中遇到了顶板破碎的状况，及时搭设木垛背顶，保证支架的初撑力合格，及时带压拉架。认真分析并且对作业现场的实际勘测，提高人员的劳动效率，加强班组的管理、质量管理、设备管理和矸石处理，这对正常推过断层，减少施工工期，提高原煤产率有十分重要的作用。

4 结语

4.1 -120西大巷八层外综采工作面过断层时，如果生产的工作面压力大，存在冲击地压发生隐患的可能，在过断层时应该提前注意，距离断层处40m时每推进5m就要进行矿压观测，可以采用钻孔卸压法进行卸压，并要提前进行煤层注水 ，降低煤层的硬度。

4.2 -120西大巷八层外综采工作面过断层时，一般采用小于10 o—12 o的仰角或俯角进行推进工作，不宜超过16 o，否则会引起刮板输送机和液压支架下滑而无法推进，造成大量的煤炭滑出溜槽。在推移刮板输送机和拉移液压支架，需要注意液压支架和刮板输送机仰、俯角一致，否则将会造成推移千斤顶损坏，密封圈产生破损，活塞出连接槽等机械事故。

4.3 -120西大巷八层外综采工作面过断层时，综采工作面要做到“两平一直”，底板若有凹凸不平的现状时，应提高面前溜子或拉架使液压支架前移。

4.4 -120西大巷八层外综采工作面过断层时，需要减少采高，尽量的接近液压支架伸缩量的下限，从而来增加液压支架的稳定性，保证前移时的稳定性和较大的伸缩量，来避免出现的局部冒顶。

4.5 -120西大巷八层外综采工作面遇到断层时要从现场实际出发，加强维护好面前顶板、现场质量管理、设备、矸石的管理，对具体煤层的特性及其围岩的状况，抓好班组的安全施工管理工作。保证工作面顺利通过了断层影响带，实现综放工作面快速连续过断层。