综合机械化采煤过断层技术研究

马勇

摘 要：随着采煤工业的不断发展，矿井生产的机械化程度也在不断的增加。其中综合机械化采煤工艺在现代化煤矿生产中已经起到了主导的作用。工作面在回采过程中经常受到多种地质条件的影响，其中断层对综采工作面的正常回采工作影响是最大的。这是由于机械化程度高、拥有大量重型设备的综采工艺，对地质构造的适应能力较差造成的。为了减少煤炭资源损失，减少搬家次数，缓解采掘矛盾。在工作面开采期间，对于造成全煤层错断的断层完全有可能直接通过，不需新开切眼。

关键词：综采，断层，强行通过

1.断层的分类及工作面过断层时的影响

1.1断层性质简介

断层是由于地层的运动、挤压等形成的，是地层运动过程中能量的聚集和释放的结果。地层中聚积的能量的释放过程中，岩层要断裂、挤压、错动、破碎等，并伴有大量裂隙的产生。因此，在断层带附近，形成断层的破碎带。

断层是由于地壳在不同的地质年代，发生剧烈运动引起的地壳断裂后形成的一种地质构造。通常情况下人们将断层分为正断层、逆断层和平移断层。正断层是指上盘下降下盘上升的断层，逆断层是指上盘上升下盘下降的断层。断层由断盘、断层面等组成。断层的具体结构如图1所示。

1.2断层对工作面的影响

总体来说断层跟工作面的关系有两种。一种为断层存在于工作面的中部或端头；另一种为工作面的走向与断层走向相交。本文所研究的主要是指第二种情况，即工作面走向与断层走向相交。

当回采工作面向前推进遇到断层时，通常会遇到矿上压力异常，影响工作面的正常支护。这是由于地质构造严重的破坏了工程岩体的完整性，在采煤时它改变了工作面顶、底板的来压规律， 会造成顶板局部来压， 增加了采煤工作面的支护难度。尤其当工作面走向与断层走向垂直时， 将导致工作面整体来压。严重时可能摧垮整个工作面，进而诱发工作面大面积冒顶。其次，断层在形成时会产生大量的节理、裂隙、断裂等微观和宏观的构造。这些构造很容易引起瓦斯和水的聚集，当工作面推进到断层附近时很容易引起瓦斯突出和矿井突水事故。由此可见采用合适的方法处理工作面过断层，对煤矿的安全高效生产有着十分重要的意义。

2.综采工作面过断层的方法

工作面过断层的方法通常有接架、抽架、搬家、强过。当工作面内的断层落差较大时通常采用工作面搬家的方法过断层，当工作面内的断层落差较小时采用强行搬家法（即工作面通过切割顶底板过断层）。工作面直接搬家过断层在此不作详细介绍，以下主要对工作面强行搬家过断层做介绍。

工作面过断层的难以程度是由断层的性质、煤层赋存条件、具体生产矿井的生产条件决定的。但是通常情况下断层的落差越小，工作面通过断层越容易。工作面强过断层时主要采用对断层“避”、“迎”、“躲”法以及这几种方法的综合。

过断层采取“避”的方式。通过经验法预测出断层对煤层的影响距离，即过渡段。通过控制割煤高度来通过断层，通常会留顶煤板或留底煤。通过断层后可恢复采高。调整割煤高度方法一般适用条件是断层落差较小，且断层上下盘接触之间煤层的厚度大于或等于液压支架的下限通过高度。液压支架下限通过高度H由下式确定[1]：

H=h1+h2+a

式中：h1 ——液壓支架下限高度；h2 ——顶板最大下沉量；a——富余量

各项参数满足上述条件后，工作面过断层即可采用“避的方法”。

过断层采用“迎”的方法。即通过采煤机强行的割顶板或底板通过断层的方法。该方法对于采煤机的消耗较大，不利于机组的维护。过断层采用“躲”的方法是指通过采用断层处留垛，重新打巷的跳采方式通过断层。在现场实践中，由于影响因素的复杂性，往往要综合多种方法过断层。不一定采用单一方法，有可能几种方法同时使用，这要根据现场实际决定。

2.工作面过断层采取的措施

工作做面在过断层过程中主要面临的问题是顶板问题和瓦斯、水突出问题。

2.1顶板管理

顶板事故是煤矿五大灾害之一，如何管理顶板是每一个采煤工作面首先应解决的问题。工作面过断层期间，一般顶板较为破碎。通常人们采用化学药剂的粘结性来加固松散的围岩。进而通过采煤机切割岩石或者放炮掘进的方式通过断层。

过断层时对顶板管理的具体措施有一下几种方法：注马丽散加固煤壁；预挑顶通过断层；调整工作面与断层的交角，分段通过断层；（由于受沉积条件的影响，形成的断层走向不一致，且落差、倾角变化比较大，因此，在过断层过程中制定措施增加了诸多困难。断层揭露之初，考虑到倾向断层对回采的影响较大，决定调整工作面角度即由原来的垂直变为与之斜交，正巷一侧加速推进，副巷一侧减慢推进速度，以求最大限度地减小断层对工作面回采的影响，使过断层的工作顺利开展。）

打超前锚杆、锚索维护断层破碎带顶板；顶板松动冒落处采用人工拉底、顶输送机，缩小循环通过；加强对设备的检修，保证设备性能良好。与断层交接处支架预留煤底，但工作面刮板输送机必须缓慢顺延，不使刮板输送机出现急弯，保证工作面刮板输送机正常使用。过断层期间，支架要保证完好，不出现自动卸载现象，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。

2.2水与瓦斯的管理

断层附近由于应力复杂、构造较多，造成断层内部极容易引起瓦斯和水的聚集。因此在工作面过断层前，准备一趟排水管路及排水设备，随时保证能够正常使用。生产队每班必须指定专人，严密注视水情的变化，一旦发现水情异常时，立即停工撤人并采取相应措施进行处理。加强工作面瓦斯检查。在工作面过断层期间，每班必须配备一名瓦检员，生产队跟班干部和班长也必须随身携带便携式瓦检仪，随时检查工作面及断层处瓦斯浓度。如发现瓦斯浓度接近限度时，立即停工、撤人，切断电源，采取措施进行处理，严禁在瓦斯超限的情况下强行作业。加强职工瓦斯、水害等安全知识教育，使职工熟练掌握“一通三防”知识，提高“一通三防”意识， 保证生产的顺利进行。

3.结论

通过分析指出由于断层构造的复杂性，引起应力、瓦斯、水赋存的异常。工作面过断层时采用适当的方法，对于保证煤矿安全高效生产有着重要的意义。

参考文献：

[1]刘国勇.探析综合机械化采煤中的过断层技术[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014（05）：188.

[2]郑金飞.浅谈综合机械化采煤中的过断层技术[J].科技创业家，2012（16）：115.