综采工作面过断层安全技术措施的应用

许海明

（山西高平科兴游仙山煤业有限公司， 山西 晋城 048400）

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2019.06.63

收稿日期：2019- 09- 15

作者简介：许海明（1974—），男，毕业于武汉理工大学采矿工程，本科，工程师，现任山西高平科兴游仙山煤业有限公司副经理，从事煤矿安全生产管理工作。

综采工作面在回采期间经过断层带时受到地质构造、采动压力及顶板压力的作用，常常出现断层带顶板大面积破碎，随着工作面回采至断层带内，顶板破碎情况更加严重，一旦顶板大面积破碎，周围顶板会形成围岩松动圈，局部破碎区域内的岩石胶结性迅速下降，顶板会大面积垮落，由于受顶板压力作用，煤柱煤壁会出现片帮，工作面在回采过程中支架移架难度较大，如果支架不能及时对破碎区域进行支护，很容易发生顶板下沉事故[1]。山西高平科兴游仙山煤矿针对工作面断层带的特点，特制定以下措施来控制顶板。

1 概述

山西高平科兴游仙山煤业有限公司15206 综采工作面位于井田二采区，工作面北部为15207 工作面，南部为12505 工作面，东至工作面切眼，西至采区大巷，如图1 所示。

图1 15206 综采工作面平面布置示意图

15206 工作面可采长度为872 m，工作面长度为154 m，工作面回采煤层为15 号层，平均厚度为2.4 m，工作面无伪顶，直接顶主要以泥岩及砂岩混合岩层为主，平均厚度为2.6 m，基本顶主要以粉砂岩为主，平均厚度为8.4 m，工作面采用综合机械化回采工艺，截止目前工作面已回采520 m。

2 工作面地质构造及回采技术难题

2.1 15206 工作面地质构造

根据15206 工作面的地质报告进行分析，发现15206 工作面揭露2 条断层（F1-F2），在里程1 500 m处有一个宽为0.50～2.40 m 的火成岩墙，其中F1 断层落差为1 m，倾角为55°，从回风巷300 m～350 m，对工作面正常推进影响不大，但F2 断层落差为3 m，倾角为65°，从运输巷800 m～950 m，工作面顺利通过难度较大[2]。

2.2 回采技术难题

1）在综采工作面回采至800 m 处，工作人员采用带压擦顶法通过断层带，在移架过程中由于倾角较大及顶板破碎严重，支架移架非常困难，当工作面回采至断层带内，综采工作面顶部出现大面积脱落，顶板出现严重的冒顶现象，工作人员维护顶板难度较大。

2）由于F4 断层落差为3 m，倾角为85°，工作面地质构造已经严重影响工作面的正常推进，技术人员通过对断层带地质构造进行分析，研究发现主要存下以下困难：工作面在揭露F4 断层后，顶板破碎及煤壁片帮现象严重，而工作面倾角过大，这些都造成支架对工作面顶板控制难度加大；在工作面头、尾巷超前端头支架支撑压力大，煤柱受顶板压力支撑能力下降，回风巷已经出现严重变形，工作面甚至出现“合口”现象；由于顶板压力过大、破碎严重，工作面顶板胶结性下降，端面距加大，支架对煤壁及顶板无法控制。

3 顶板控制措施研究

3.1 断层破碎区域顶板控制措施

1）工作面在正常推进经过断层带后，根据顶板情况适当的缩短采煤机切割深度，由原来的的0.8 m/刀缩短到0.4 m/刀，采煤机割煤时必须由经验丰富的司机对工作面进行留底，确保支架在推移过程中不会陷底，支架在推进过程中要保持带压擦顶移架。

2）由于工作面在进入断层带后顶板破碎严重，支架压力较大，为了能够确保支架正常推进，维护顶板的稳定性，工作人员对工作面顶板进行临时控制，技术人员采用支架托梁法对工作面顶板进行控制。首先在相邻三个支架前施工三根长度为6 m 工字钢梁，支架在推移过程中要保证支架与钢梁接触严密后再进行推进，该措施不仅能够大大提高支架的前移速度，还能够保证在推进过程中顶板不会支架砸坏支架顶梁。

3）在工作面在进入断层带900 m 处后顶板破碎更加严重，支架压力更加大，为了能够确保支架正常推进，维护顶板的稳定性，工作人员对工作面顶板空顶处进行超前支护，技术人员采用掏槽插梁法对工作面顶板空顶进行控制。首先工作人员在相邻三个支架煤壁侧顶部施工一排槽窝，然后将长度为3.5 m钢梁一端与支架顶梁搭接，另一端插入槽窝，该措施不仅能够大大提高支架的前移速度，还能够保证在推进过程中顶板不会出现大面积垮落[3-4]。

3.2 断层带处顶板控制措施

1）由于15206 工作面F4 断层带的落差为3 m，倾角为65°，支架采用带压擦顶法推进难度较大，顶煤破碎严重、工作面倾角大、推进速度缓慢以及对设备的磨损程度大，这些都是工作面存在的问题。技术人员采用俯斜回采法，采煤机在割煤要预留顶煤，顶煤的厚度控制在1.0～2.0 m 之间，之后在顶煤处注射马丽散，待顶煤稳定后再带压擦顶移架[5]。

2）由于回风巷顶板破碎严重，原巷道的锚杆、锚索已经不能维持顶板稳定，部分区域出现“合口”现象，针对这种情况，工作人员对巷道顶板进行超前临时支护，技术人员通过研究采用组合锚索+架棚联合方法对“合口”处的顶板进行超前支护，超前支护每组采用3 根10 m 的锚索及0.8 m×0.8 m 钢托板，钢棚的间距控制在0.5 m，由高锰钢材质的工字钢梁组成。

4 结语

截止2019 年5 月21 日15206 工作面已回采完毕，通过观察发现，对断层带顶板采取联合控制措施后，工作面过断层期间未出现顶板冒落现象，顶板离层、下沉现象得到有效控制，工作面过断层期间平均回采速度达4.2 m/d，不仅提高了工作面回采效率，而且保证了工作面安全快速过断层破碎带，具有显著的应用效果。