综采工作面过断层破碎带施工工艺及安全措施探讨

张 慧

（同煤集团朔煤公司小峪煤矿，山西 朔州 038300）

1 工程概况

同煤集团朔州朔煤小峪煤矿主要可采煤层为2#、3#、5#、8#煤层，现开采煤层为5#煤层，属石炭二叠纪煤层。5#煤层位于3#煤层下38m，煤厚平均厚度3.5m。5#煤层共分三个采区，分别为南I盘区、301盘区以及402盘区。8124工作面位于南I盘区，工作面走向长度为1660m，倾向长度为150m。工作面无伪顶，直接顶主要以细粉砂岩为主，平均厚度为4.5m，基本顶主要以粗砂岩为主，平均厚度为14m，直接底为炭质泥岩，平均厚度为5.2m。由于5#煤层地质构造复杂，采区内断层发育较多且多为正断层，根据小峪煤矿地测科提供资料显示，8124工作面在回采期间分别揭露两条正断层（F5、F6），其中F5断层位于工作面450m处，断层落差为1.5m，倾角为75°；F6断层位于工作面1050m处，断层落差为3.0m，倾角为45°。

8124工作面回采至450m处揭露F5断层时，通过研究决定采用强行带压过断层破碎带，在过断层期间受构造应力影响顶板破碎严重，强行带压过F5断层时造成损坏液压支架两架，损坏采煤机切割部一次，造成煤矿经济损失达50万元。当8124工作面回采至1020m处揭露F6断层前，工作面顶板将再次出现大面积破碎现象，威胁工作面安全回采，对此小峪煤矿通过技术探讨，决定采用俯斜回采工艺，并对破碎带顶板采取交错组合梁支护措施及相应安全管理措施，保证工作面安全顺利过破碎带。

2 俯斜回采工艺

由于F6断层落差为3.0m，断层倾角为45°，若强行带压过断层，破岩量大、底煤遗留多，不仅降低了工作面煤柱回采率，而且遗留的底煤在采空区很容易发生自燃、瓦斯超限等。强行带压开采时，采煤机、液压支架、刮板输送机损坏率高，降低其使用寿命。为提高煤炭回采率及降低机械设备事故率，决定采用提前俯斜回采工艺。具体施工方法如下：

（1）在揭露断层30m处，以6°坡度进行俯斜回采，在俯斜期间适当降低工作面采高至2.5m，减小工作面采煤机割煤量，如图1所示。

（2）当工作面回采至断层带时，将采煤机切割深度由原0.75m降低至0.5m，且工作面沿倾向方向每割煤长度达30m必须停止割煤，及时进行移架，降低断层带处工作面顶板压力，保证工作面安全稳定。

（3）当工作面过断层破碎带进入上盘煤体后，逐渐提升支架高度，并逐渐降低回采俯角，当工作面继续回采10m后割至上盘底板，及时调整支架，进行水平回采。

图1 8124工作面俯斜回采过F6断层剖面示意图

3 过断层带期间安全措施

3.1 支护措施

由于工作面过F6断层带时受构造应力的影响顶板破碎严重，若采用支架直接擦顶带压过断层带，会造成支架顶梁及支柱损坏，而且不利于高效回采。综采队通过研究决定对F6断层破碎带前后5m采取施工交错式锚索梁支护，确保顶板安全稳定。

（1）当工作面回采距断层带5m时开始施工锚索梁，锚索钢梁采用长度为3.5m，11#工字钢梁，每根钢梁焊制三个孔眼，孔眼间距为1.6m，锚索采用长度为5.3m，Φ17.8mm预应力钢绞线。

（2）当采煤机割煤后及时移架，移架至工作面煤壁0.5m时停止，此时作业人员在前探梁掩护下施工锚索钻孔，待锚索钻孔施工完后锚注锚索，三根锚索锚注稳定后人工上梁，钢梁平行工作面布置，锚索梁施工完后必须确保钢梁与顶板接触严实。

（3）第一根锚索梁施工完后开始施工第二根锚索梁，直至过断层区域。为确保锚索梁对顶板支护效果，两排锚索梁交错布置，即第二排第一根锚索梁与第一排第一根锚索梁错位0.8m布置，第三排锚索梁与第二排锚索梁同样错位0.8m布置，依次类推，相邻两排锚索梁间距为1.0m。

（4）当第一排锚索梁施工完后采煤机开始割第二刀煤，第二刀割煤30m后开始移架，移架到位后继续割下一个30m，在移架时确保支架顶梁紧贴钢梁。

（5）当工作面第二刀割煤、移架到位后开始施工第二排锚索梁，依次类推直至工作面过断层带5m后停止施工锚索梁，8124工作面过断层期间共计施工交错式锚索梁10排。

3.2 安全管理措施

回采期间必须加强工作面安全管理，主要有以下几点：

（1）受构造应力影响工作面过断层期间顶板压力加大，特别是头尾顺槽巷影响最大，顶板会出现下沉、离层、变形现象，所以回采期间必须加强头尾顺槽顶板安全管理，在断层处应安装离层仪，每班设专人进行观察，发现顶板离层及时汇报，及时采取措施。

（2）为确保过断层期间机械设备安全稳定运转，特别是确保液压支架在过断期间各项参数安全有效，在过断层期间必须加强机械设备检修维护力度。

（3）为了减少工作面暴露面积，在过断层时尽量确保工作面与断层面垂直，同时为防止出现输送机下滑事故应适当调整支架移架方向。

（4）在过断层期间顶板施工交错式锚索梁时，必须确保支护质量合格，特别是锚索在锚固时必须保证锚固剂数量、锚固时间、拉拔力、锚固力等符合设计要求。

4 结语

8124工作面在过断层时采用俯斜回采工艺，对破碎顶板施工交错式锚索梁支护，采取合理的安全管理措施，实现了安全顺利过F6断层，提高了煤炭回采率，取得了较好的经济效益及安全效益。