综采工作面过断层技术实践

和正华

（西山煤电集团公司东曲煤矿，山西 古交 030200）

东曲煤矿断层等地质构造多，影响了矿井的高效生产，本文以东曲煤矿14218工作面为对象，研究快速过断层采煤技术。

1 工程概况

根据勘探资料和已施工的巷道资料：14218工作面即将回采过F13断层，F13在14218皮带顺槽、轨道顺槽、辅助运输机巷、回风措施巷实际揭露为正断层，与工作面夹角18°，影响区域867m；过F13之后，推进30m左右在工作面中上部揭露F12断层，F12为14218回风措施巷实际揭露正断层，与工作面夹角75°，预计F12延伸到14218工作面中上部，影响区域30m，见表1。

2 工作面过断层前加固方案

为确保14218大采高工作面安全回采过F12与F13断层影响区，对14218工作面辅助运输机巷受F13正断层影响区和14218工作面回风措施巷受F13与F12正断层影响区注射马丽散加固顶底板。注射位置如下：14218辅助运输机巷受正断层F13影响区30m（1979～2009m）范围内的顶板注射马丽散加固顶板，如图1所示；14218回风措施巷受正断层F13影响区42m（1201～1243m）与F12影响区12m（1139～1151m）范围的顶板注射马丽散加固顶板，如图2所示；14218辅助运输机巷受正断层F13影响区30m（2106～2136m）范围内从巷道上帮距底板200mm向工作面注射马丽散加固3#～6#支架底板，防止支架钻底。

表1 断层情况表

2.1 马丽散注射孔要求

2.1.1 辅助运输机巷顶板注射孔要求

注射马丽散钻孔倾向孔距为4m，走向孔距为6m，每排两个，施工时可根据现场情况适当调整。靠辅助运输机巷上帮一排钻孔距煤帮300mm，孔深5200mm，与辅助运输机巷顶板夹角50°，钻孔直径Ф=42mm；靠辅助运输机巷下帮一排钻孔距煤帮l100mm，孔深4000mm，垂直巷道顶板，钻孔直径Ф=42mm。

图1 14218辅助运输机巷注射马丽散钻孔布置图板

2.1.2 回风措施巷顶板注射孔要求

注射马丽散钻孔倾向孔距为3.2m，走向孔距为6m，每排两个，施工时可根据现场情况适当调整。靠回风措施巷下帮一排钻孔距煤帮300mm，孔深5200mm，与回风措施巷顶板夹角50°，钻孔直径Ф=42mm；靠回风措施巷上帮一排钻孔距煤帮1100mm，孔深4000mm.垂直巷道顶板，钻孔直径Ф=42mm。如图2所示。

2.1.3 辅助运输机巷上帮注射孔要求

注射马丽散钻孔走向孔距为6m，钻孔距底板200mm，水平偏下10°施工，注射孔深2500mm。由于工作面直接底为碳质泥岩与粉砂岩互层，可根据现场实际情况灵活确定注射孔位置。

2.2 施工工序

施工工艺：敲帮问顶→用锚杆机向顶板打注射孔→埋设注浆管→安装封口器→用高压胶管连接注射枪和注浆泵→将两根吸管分别插入装有马丽散树脂和催化剂的桶内→开泵注浆→停泵→拆卸注射枪。

2.3 施工步骤

（1）孔位设计：孔位设计详细情况见图1和图2所示。① 打孔：要求钻孔直径42mm，使用锚杆机配套Ф20mm的管进行打孔。② 打孔注浆由工作面方向巷口方向顺序进行，打完3组眼后开始注浆，此后打孔与注浆平行作业，注浆时把两根吸料管分别插入马丽散树脂和催化剂桶中，原料经过活塞进入输送管，输送到注射枪里，通过注射枪注入煤岩层。

图2 14218回风措施巷注射马丽散钻孔布置图

（2）加强断层区风、机两巷顶底板的管理，除在风、机两巷F12、F13断层影响区注射马丽散技术处，还采取以下措施：① 将回风措施巷三排带帽点柱变为“一梁三柱”；② 工作面胶带巷出现片帮时，必须支设点柱进行背帮处理，防止因片帮出现漏顶，背帮柱柱距1m，背帮使用小杆，规格=1200mm×60mm×10mm；③ 工作面过断层期间胶带巷必须备有50根DW45/110单体支柱、30根D225/100单体支柱、5m3木板梁和小杆、30片菱形金属网、100根道木（150mm×150mm×1200mm）等备用支护材料。

3 工作面过断层的方案

3.1 施工方案

F12正断层落差2.3m，F13正断层落差5m，全部采用正常硬过断层法。具体措施为适当降低采高、调整开采层位破断层下盘底板的方法进行平推通过断层。

工作面开采层位的确定主要是根据施工现场的实际工况结合地质资料。

（1）层位调整原则：上盘按作业规程要求进行回采，当工作面破底量超过1.0m时采用爆破的方法对岩石进行预松动，工作面断层面向机头方向5个支架底煤不超过1.0m。

（2）工作面破岩段可通过适当抬高底板的方法减少破岩量，但抬底段最大倾角不能超过12°（工作面倾角9°）且与工作面平缓过渡。

（3）调整开采层位时原则上每隔一刀挑顶或卧底一次，每一刀挑顶或卧底量不得超过100mm。

（4）工作面过断层期间必须保证工作面“三机”平直。

3.2 安全技术措施

（1）过断层期间，备齐Фl60mm×1500mm撞楔、金属网、单体液压支柱、锹镐等处理冒顶所需的各种工具和材料。

（2）超前支护的单体液压支柱必须有足够的初撑力，保证迎山有劲。单体液压支柱必须穿好鞋，确保支柱初撑力符合要求。

（3）刮板输送机的机头、机尾三角区处在过断层期间提前处理好三角区顶板。过断层期间，上、下端头尾巷回撤前必须检查好后路单体液压支柱的初撑力，初撑力不足时，进行二次注液，确保尾巷回撤地点后路的安全。

（4）超前支护严格按作业规程中的规定进行操作，每班必须检查超前支护的单体液压支柱，发现失效单体液压支柱等要及时注液、更换，以保证超前支护的完整性和支护强度。

（5）采煤机割煤通过断层破碎带时必须控制行走速度。采煤机司机的操作必须在液压支架前柱内进行，防止滚落矸石、煤伤人。

（6）过断层期间，当人员进入机道作业时，采煤机停止割煤，手把打零位，摘开滚筒离合器，将采机隔离开关闭锁。需要爆破时，必须用废旧胶带保护液压支架立柱及各种管线。

4 结语

通过采取过断层的综合技术方案，14218工作面顺利推过F12和F13断层，不再重新开切眼、搬家倒面，回收了断层煤柱附近的资源，取得了较好的经济效益。