综放工作面调双斜过隐伏倾向断层技术方案

眭一平

(山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司)



综放工作面调双斜过隐伏倾向断层技术方案

眭一平

(山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司)

摘要断层是影响采煤工作面正常回采的一个重要因素，为延长综放工作面走向长度，针对望云煤矿综放工作面断层构造带的实际情况，通过调双斜等措施，成功通过了F28隐伏倾向断层，缓解了采掘接续紧张的局面，实现了安全高效生产，取得了较好的经济效益，为类似矿区综采工作面快速过断层积累了经验。

关键词断层综放工作面倾向断层调双斜技术方案

望云煤矿是1座年产90万t的矿井，地质及水文地质条件均较复杂，工作面采用综采放顶煤采煤法生产，受井田采区面积较小、“三下”资源压覆量多、地质构造复杂等因素的影响，工作面走向长度仅为260～700 m，造成搬家倒面频繁，采掘衔接十分紧张。若避开断层破碎带重新开切眼，存在工作面搬迁周期长、资源浪费严重、后期生产计划紧张等问题，针对F28断层落差不大于5 m的地质特点，望云煤矿采取措施调双斜硬性推进的方法穿过了该断层。本研究以该矿3206工作面为例，对综放工作面过F28断层的技术方案进行分析。

13206工作面概况

3206工作面平均走向长648 m，倾斜长140 m，工作面倾角9°～20°，煤层厚2.6～5.3 m，直接顶为泥岩，厚4.9 m，层理节理较发育，工作面东部为3204工作面采空区，采空区积水量达20 000 m3。工作面采用后退式综采放顶煤采煤法生产，MG160/375-WDI型双滚筒采煤机割煤，SZZ764/110型转载机配DSJ100/63/160可伸缩胶带输送机运输，顶板支护采用91架ZF3400/17/28型中间架和4架ZFG4000/18/30型过渡架支护。工作面推进过程中38#架揭露F28正断层(图1)，两顺槽掘进时物探、钻探均未揭露，为倾向隐伏断层，断层初期落差2.5 m，走向S27°W，与工作面走向大致平行。随着工作面推进，断层结构发生变化，呈现走向挤压褶曲现象，断层落差最大处达4 m，对工作面的影响范围约88 m(2#～6#支架)，对推进方向影响范围约70 m。F28断层具有斜切节理较发育的特点，朝老空方向极易片帮冒顶。受地质构造及邻近3204采空区动压叠加应力的影响，工作面70#架至机尾端头及回风顺槽超前40 m范围内顶板涌水量较大，约 70 m3/h，机尾端头及超前巷道变形严重，顶底板累计变形量达1.6 m，两帮收缩量达1.3 m。

图1　F28断层示意

2过断层技术方案

2.1方案确定原则

(1)确保过断层期间材料及人工投入成本尽可能低。

(2)尽可能降低工作面排矸量，一方面降低原煤灰分，提高原煤质量；另一方面尽可能实现快速、安全推进，避免顶板周期来压或工作面停滞周期过长，增大工作面及两端头顶板管理强度[1-2]。

(3)确保工作面机械设备安全正常运转，降低对“三机”(采煤机、液压支架、刮板输送机)设备的损坏程度。

2.2方案实施要求

鉴于F28断层为工作面推进过程中直接揭露出的隐伏断层，工作面物探及钻探结果均未预先探查出，为实现工作面快速、安全通过该断层，须消除或减弱工作面割矸的影响，须构建工作面走向及倾向竖曲面，确定仰采及工作面倾斜推进坡度，确保符合走向和倾向控制要求。

2.2.1工作面支架仰采坡度要求

工作面支架仰角的确定要求：①以不影响刮板输送机油缸推进为原则；②仰角过大易导致支架立柱向采空区侧倾角变大，形成倒伞形，支架升起越高，支架前梁越下倾，前柱相对下缩，采高降低直接影响采煤机的正常通行；③仰角越大，工作面架前冒顶和煤体片帮更难以控制，仰角过小则增大打眼爆破破矸的准备工作量。根据支架性能和工作面实际地质条件，断层下盘仰角确定为15°～18°，即每循环0.6 m抬高控制为160～200 mm为宜。工作面在推进过程中，经实测过断层的各支架角度，工作面8#～36#支架平均仰角超过19°，最大仰角达25°，导致20#～36#变坡点部分支架后倾严重，支架后柱伸出量过大，前梁下倾严重，同时工作面架前冒空绞顶后，下方采高不足2.0 m，导致支架推移困难，采煤机无法正常通行，继续释放顶部部分煤矸重新绞顶增打贴帮柱将支架升起后，采煤机方可通行。

2.2.2工作面倾斜坡度要求

为保障断层构造带区域附近工作面底板形成1个较合理的竖曲面，须确保刮板输送机中部槽在水平方向、竖直方向的错口(扒口)量不大于3 mm，相邻两溜槽夹角为0.6°，断层面变坡角度不宜超过14°，断层上盘(即机尾)方向留底煤以不小于35 m为宜，过长则底煤浪费严重，过短则刮板机弯曲度过大，造成中部槽及圆环链磨损严重影响生产。

3安全技术管理措施

过断层时工作面20#～38#架采用爆破割底矸、38#～60#架采用抬刀留底煤推进，使工作面保持不大于12°的坡，为断层上下盘过渡段。为快速穿过断层，机头至断层交面线段采用不大于15°的仰采方式逐步抬高，工作面其余部分沿煤层底板正常推进，穿越断层后调斜俯采找底板正常推进。若工作面局部顶煤松软且较薄、易冒落，维护管理难度较大，可直接采取仰采至顶板直接沿煤层顶板推进。断层含矸极易冒落地段须严格按正规循环爆破作业，超前1个循环推进减少工作面空顶时间。

工作面构造区变坡点附近15 m范围内须确保采高不低于2.4 m，前后临架应平稳过渡，相邻支架侧护板错茬以不超过其自身宽度的2/3为宜，严防挤架咬架现象的发生。控制工作面煤壁片帮、冒顶是确保工作面仰采方式回采速度的关键，顶板破碎时，移架方式采用追机、超前带压擦顶移架方式及时支护顶板。断层破碎带及煤岩结合带附近须做好支架端面的顶板超前管理维护工作，有条件的可采取预注浆措施超前固化顶板，改善生产条件，片帮较深时也可采用单体柱配合木梁挑顶、架设顺山棚挤料的方法控制顶板。

过断层期间，工作面仰角过大时及含矸段前后10 m范围内应根据现场顶板情况少放或不放顶煤，以免造成支架推进困难，其余部分放顶煤采取多次轮流放顶的措施，防止一次放煤上顶放空，导致顶板垮落将作用力作用于煤壁，引起煤壁片帮。对于断层破碎带附近加固顶板时，除绞顶人员以外的人员须站立于工作面支架内，且两前柱前须设置坚固的遮挡设施，以防滚落的矸石伤人。

强化工作面劳动组织管理，打眼爆破应分段平行作业，下端头出口须确保畅通，工作面涌水及时排放。重点加强工作面机尾端头及超前管理强度，每班安排专人负责巷道的落底、压顶及刷帮工作，断面须满足工作面的人员通行、通风安全技术要求。做好水害因素分析和水害预测预报工作，完善工作面防排水系统，严格贯彻“探、放、堵、截、排”的综合治理方针，强化防治水工作管理力度，疏降临近3204采空区、工作面顶板及老空区涌水，确保矿井安全正常生产。

加强工作面现场安全管理，每班配备2名安全员负责施工现场的安全监察工作。提高现场操作人员的职业技能水平，各工种人员须严格按相关规程及施工技术措施规范操作。过断层期间，严格坚持矿级、科级领导带(跟)班制度，同时配备1名调度跟班员，负责指导协调解决施工中存在的问题。

4结语

经过近70个工作日的推进，望云煤矿3206工作面现已成功穿越F28断层，工作面累计多回收煤炭4万t，取得良好的经济效益。3206工作面开采实践表明,过断层期间根据地质构造的性质及特点，合理设计工作面走向和倾斜“双斜”角度并采取综合的施工方法和技术措施，对于确保综放工作面安全顺利通过隐伏倾向断层有一定的参考价值。

参考文献

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

[2]谭云亮.矿山压力与岩层控制[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

(收稿日期2015-11-10)

眭一平(1968—)，男，经理，工程师，硕士，048411 山西省高平市寺庄镇。