仰俯斜回采技术在综采工作面过断层中应用实践

代瑞钢

（山西西山煤电股份有限公司西曲矿，山西 古交 030200）

西山煤电集团西曲矿位于山西省古交市汾河北岸。西曲矿现有两个综采队，采用长壁后退式全部垮落法综合机械化采煤方法。北三盘区29302工作面位于盘区北翼，工作面以南为北三下组煤运料巷、北三下组煤运煤巷以及北三下组煤回风巷，如图1所示。29302工作面走向长度为1200m，斜长为180m，煤层平均厚度为4.5m，煤层平均倾角为9～15°。工作面顶板存在伪顶，主要以炭质泥岩为主，平均厚度为1.1m，随采随落。直接顶为细粉砂岩，成片状结构，平均厚度为6.5m，受回采应力及构造应力影响在回采期间该岩石层存在局部离层、冒顶现象，岩层稳定性差。工作面底板主要以泥岩为主，平均厚度为2.4m，底板相对松软，工作面采用QY350-35型掩护式液压支架，支架最大支撑高度为3.5m。

图1 北三盘区29302工作面布置示意图

根据地测科提供地质资料显示，29302工作面回风巷回采至920m处将揭露一条正断层F19，其中断层与工作面煤层夹角为65°，断层落差为3m，断层上下两盘重叠煤层厚度为1.5m，且回风顺槽在断层带附近将以4°倾角下降。而运输顺槽巷回采至850m处揭露F19断层，此时断层落差变为1.5m，断层与煤层夹角为55°。F19断层对工作面回采影响较大，回采期间距断层30m范围内出现破碎带，加大了回采难度。对此综采二队召开技术例会，分析了采用传统的过断层技术措施过F19断层存在的问题，通过研究决定采用仰俯斜回采工艺过断层。

1 初步过F19断层方案及存在问题

1.1 初步过断层方案

29302工作面过F19断层初步设计方案是采用强行带压过断层措施，由于F19断层前后30m范围内顶板出现破碎，29302工作面回采至890m处开始以6°仰角割顶岩石层带压开采，当仰采30m后将找见断层下盘煤层底板，然后逐渐加大采高直至采煤机上滚筒找见断层下盘顶煤，找见顶煤后停止仰采，及时调整工作面支架及采煤机角度，沿煤层顶底板回采。

1.2 强行带压过F19断层存在的问题

（1）采用强行带压过F19断层时，必须破断层下盘顶板岩石层，若以6°斜坡仰采直至遇断层下盘煤层底板，将破顶板岩石层厚度达3m，而29302工作面顶板往上1.1m为炭质泥岩，极不稳定，在回采过程中会随采随落，再继续往上6.5m范围内为细粉砂岩，呈片状结构，在回采期间受回采应力及构造应力影响出现离层、局部冒顶现象，所以在以6°斜坡仰采破顶板岩石层时顶板会出现大面积破碎、局部冒顶，甚至大面积顶板垮落现象，不仅降低了工作面回采效率，加大了机械设备损坏率，而且很容易发生重大煤矿安全事故。

（2）若以6°仰采，将损失断层下盘煤量达5万t，割矸石量达18000m3，同时造成机械磨损费用达60万元，共计造成煤矿经济损失达120万元。

2 仰俯斜回采工艺过断层施工方案

（1）当回风顺槽侧工作面回采至890m处工作面坡度将以6°俯角回采，当工作面俯采10m后将揭露F19断层，此时采煤机将找见断层下盘煤层底板，在俯采期间必须采用带压擦顶回采。

（2）当工作面采煤机及支架遇见断层下盘煤层底板时，及时调整采煤机及液压支架角度以7°仰角进行仰采，当工作面仰采25m后，将找见上盘煤层顶板，此时再次调整采煤机及支架角度，沿煤层顶底板平行回采，如图2所示。

图2 29302工作面仰俯斜回采技术过断层剖面图

（3）由于F1断层从运输顺槽至回风顺槽落差逐渐增大，变化幅度为3.5m，所以工作面机械设备需下落3.5m左右，受采动压力及构造应力的影响，29302回风顺槽变形较大，变形最大时高度只有 1 .8m左右，所以在回采期间回风顺槽侧10组支架维护以及巷道支护相对困难，必须采取合理有效的对策措施，具体施工方法如下：

①在距29302回风顺槽侧20m范围内，支工字钢棚并与机尾支架顶梁搭接，防止顶板破碎漏顶。为确保工作面过断层时顶板安全稳定，在过断层前15m处，在工作面架设木垛棚直至安全稳定通过断层破碎带。

②由于受工作面倾角及断层破碎带影响，为防止工作面液压支架在前移时发生支架倾倒现象以及顶板大面积冒顶现象，在工作面过断层期间实行带压移架，且必须保证支架前梁紧顶煤壁并尽量缩小梁端距。

③在进行仰俯斜过断层期间，工作面采煤机在割煤时应先割底刀，后割上刀，割煤后应及时移超前架，将工作面空顶面积控制在最小范围。

④29302工作面在过断层期间必须确保每班有一名上岗干部进行现场指挥，并指派专职的安检工负责检查安全，特别在对尾巷20组支架进行拉架时必须确保上端头安全。

3 结束语

西山煤电集团西曲矿29302工作面在回采期间采用仰俯斜技术过断层，实践证明采用该技术过断层与传统过断层施工方法相比具有回采效率高，在过断层时破岩量少，采煤机及液压支架损坏率低等优点，而且仰俯斜过断层时降低了断层带附近煤岩体破碎程度，确保了综采面在过断层期间支护安全有效，保证了综采面安全顺利过断层带，避免了安全生产事故及机电事故发生，取得了显著的安全、经济效益，该过断层回采技术得到了矿及集团公司一致认可，可在其他类似条件工作面进行推广应用。