综采工作面过大断层仰采技术研究

2018-12-05张国卿

山东煤炭科技 2018年3期

张国卿

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西吕梁 033100）

1 概述

店坪煤矿5-302工作面位于830水平三采区左翼，工作面东为井田边界，西为830南翼系统大巷，南为5-304工作面（未采），北为5-210工作面采空区。工作面可采煤层为5#煤层，走向长度为1875m，倾向长度为220m，采用走向长壁后退式综合机械化采煤工艺。工作面割煤采用MG650/1630-WD型双滚筒采煤机，采高3.5m，截深0.75m，滚筒Φ2.0m，同时采用ZFG13000/27.5/42型液压支架，全部垮落法管理顶板。

工作面回采煤层属石炭二叠纪煤层，煤层平均厚度为3.1m，直接顶以炭质泥岩及粉砂岩混合为主，平均厚度为2.0m，基本顶主要以粗砂岩为主，平均厚度为6.7m。5-302工作面已回采590m，根据地测科提供资料显示，5-302工作面回采至450m及980m处分别揭露两条正断层F5、F7，两断层上盘煤层下移，其中F5断层走向为N60°W，倾角为60°，断层落差为0.8m，F7断层走向为N75°W，倾角为45°，断层落差为3.0m。当工作面回采至450m处时采用强行带压过F5断层破碎带，但由于F7断层落差较大采用强行带压回采方法过断层破碎带存在很多问题。对此店坪煤矿综采队通过技术例会，分析了传统带压回采主要存在问题，并根据实际情况决定采用仰采技术过F7断层，同时采取有效的支护措施，力求保证5-302工作面安全顺利过大断层破碎带。

2 强行带压过F7断层存在的问题

（1）5-302工作面煤层厚度为4.0m，F7断层落差为3.0m，断层上、下盘重叠煤层厚度为1.0m，而采用强行带压过断层时，工作面顶板预留厚度为1.0m煤层。在回采时受压力影响顶板煤层难以预留，从而加大了工作面液压支架顶梁损坏率，支架顶梁长期受压造成支架移架困难。

（2）采用强行带压开采时采煤机切割岩石量大，同时断层处岩石主要以砂岩为主且呈层状结构，采下的岩石块状较大，经常造成采煤机切割部及刮板输送机溜槽、刮板链损坏，造成设备成本及维修费用较高。同时，岩石的增多，造成选煤厂选煤效果差。

（3）F7断层走向为N75°W，倾角为45°，断层贯穿整个工作面，断层下盘岩石上移，采用强行带压开采时工作面从断层带至停采线割煤量少，初步估算损失煤炭量31.5万t，经济损失达800万元。

3 仰采技术过F7断层施工方案

3.1 仰采施工方案

（1）5-302工作面在回采时从回风顺槽侧首先揭露F7断层，断层处煤层在工作面推进方向的前上方，在仰采时为了减少顶板岩石切割量，将工作面采高降低至3.0m，且通过计算在揭露断层前17m处机尾段开始以10°提架爬坡。如图1所示。

（2）当工作面仰采6m后液压支架顶梁进入上盘顶板岩石层（炭质泥岩），继续以10°仰角回采11m后揭露F7断层，此时工作面液压支架顶梁进入F7下盘煤层底板。

（3）工作面液压支架进入断层下盘煤层后，逐渐提升采高并继续以10°仰角回采。继续推进10m后，液压支架顶梁进入下盘煤层顶板岩石层，此时及时调整采煤机滚筒及液压支架角度采用近水平回采。

图1 5-302综采工作面F7断层剖面示意图

3.2 仰采过断层期间支护措施

5-302工作面采用仰采工艺过F7断层时，由于巷道坡度较大，采煤机在爬坡期间需破断层上盘顶板岩石层，而F7断层上盘煤层顶板往上2m范围内主要以炭质泥岩为主，其中夹杂着两层粉砂岩厚度为0.6m，当采煤机破该岩石层时顶板难以预留，出现破碎、冒落现象，同时工作面过断层时受构造压力影响，断层两盘煤岩层也会出现破碎现象。决定在过断期间对工作面顶板施工超前加长锚杆支护，具体施工方法如下：

（1）过F7断层期间超前锚杆支护采用长度为3.5m左旋无纵筋螺纹钢锚杆，Φ22mm，加长锚杆，每根锚杆沿工作面顶板以10°坡度布置。

（2）当工作面以10°斜坡仰采5m时，开始施工超前锚杆支护。施工超前锚杆支护采用型号为ZQC-50/2.5S钻Φ28mm八字型钻头的麻花钻杆联合进行钻孔，钻孔深度为3.0m，钻孔间距为1.75m。

（3）钻孔施工完后依次填充树脂锚固剂，每个孔填充两支锚固剂（一支MSK23/35、一支MSKC23/60型）。