试析综采工作面过走向断层技术

2019-04-16潘雄胜

山西化工 2019年6期

潘雄胜

(山西阳城阳泰集团西沟煤业公司，山西阳城 048106)

引言

断层是一种地壳在各种地质年代中剧烈运动形成的地质构造，断层具有两方面危害，其一，断层对岩层的稳定性和整体性有着直接影响；其二，断层可能成为煤层附近岩层中水流、有害气体的仓库和通道，极易出现突发性事故。因此，研究过断层开采技术，有助于保障煤矿井下工作人员的人身安全，促进企业的稳定发展。

1 综采工作面基本情况

以某工程综采工作面为例，该工程位于平硐运输大巷南部，整个南部均处于未采区域。在工程西部位置上设置了采区回风港、运输港和轨道港等内容。上部为采空区，工作面切眼长度大约在230 m左右，走向长度约为340 m左右，煤层厚度在3 m左右，相对较为稳定。全面发育一层夹矸，工作面的角度相对较小，在5°以内。

2 综采工作面过走向断层技术

2.1 综采工作面安装后试采期间层位调整

在本工程综采工作面安装作业完成后，发现其中一段工作面对于走向断层有着一定的影响。该工作面结构主要以全岩层结构为主，且岩层内成分以砂岩为主，影响面积约有33 m左右，整个工作面的倾斜角度在25°，这种情况很容易在通过走向断层的施工中，增大刮板输送机的运行阻力，使液压支架出现倒滑情况。经工作人员研究决定，为了降低不良影响的产生，可以在试采期间，在满足过断层影响范围控制指标的基础上，采用挑顶、抬输送机的方式，将工作面的倾斜角度从原来的25°降至15°左右。工作面层位调整预想剖面图如图1所示。

图1 工作面层位调整预想剖面图

2.2 全岩段采用放震动炮助采

全岩段震动炮助采方案在制定过程中主要分为两部分：一是初期震动炮助采方案。二是优化后的震动炮助采方案。其主要目的是降低工作面过断层的影响。在初期震动炮助采方案设计中，由于采煤机滚筒截深在0.6 m左右，所以在初期炮眼深度设计上，将其控制在1.5 m左右,炮眼的利用率要控制在8成以上。在炸药的选择上主要以三级煤矿许用的乳化炸药为主，尺寸控制在Φ32 mm×320 mm，总量300 g。炮眼的设置需要利用气腿式凿岩机，配以Φ26 mm×1.8 m六方钻杆、Φ42 mm钻头。炮眼的布置要以三排眼为主，在顶部、中部和底部均设置炮眼位置，且每层炮眼之间的距离控制在1.5 m×1 m。

顶部的雷管主要以三级雷管为主；中部的以一级雷管为主，底部则以二级雷管为主。炮眼位置图参照第105页图2。在雷管中炸药填装时，要采用正向装药的方式，并在填充完成后利用泥浆将炮眼进行封堵。优化后震动炮助采方案主要是将炸药规格以及气腿式凿岩机的相关配置予以调整。优化后的施工方案中，炸药仍然采用三级煤矿许用乳化炸药，不过规格和用量改为Φ27 mm×300 mm,每卷重200 g。气腿式凿岩机的零部件则改为Φ26 mm×1.8 m六方钻杆、Φ32 mm钻头。炮眼位置，装药方式均不作改变。

图2 炮眼布置图(单位:mm)

2.3 工作面过断层期间设备管理

工作人员需要在全岩段中每个支架的护帮板上安装强力皮带。强力皮带的尺寸控制在1.7 m×1.0 m，沿走向方向，利用M24螺栓和夹板将弹力皮带固定在护帮板上，保证每个支架之间有100 mm左右的压茬。这样在放炮期间内，护帮板打开后，弹力皮带可以起到很好的保护作用；而在放炮后，护帮板被收回，弹力皮带又会直接固定在支架的前梁位置上，不会影响煤机通过。

在放炮作业前，需要将采煤机停在机尾处，这样在放炮过程中，才能保证掉落的大块矸石不影响采煤机的通过率，这既降低了采煤机的运行阻力，也避免刮板和链条的损伤。

2.4 综采工作面过断层期间顶板管理

首先，断层顶板位置需要设置相应的支护支架。在支护支架设置中，应采用超前支护支架的设置方式，便于工作人员结合施工具体情况进行支架的调整。同时在支架架设中要对其高低差以及支架之间的间距予以合理把控。初次设置的支护支架其支撑压力不得小于24 MPa。

其次，在顶板完好的状态下，移动超前支架，当支架端面的距离在340 mm以上时，需要及时伸出伸缩量并打开护帮板，对顶板实施支护作业；如果断层出的顶板存在破裂现象，且超前支架在伸出伸缩量的状态下移动后，仍存在端面距离超过340 mm的情况，则需对超前支架实施加护作业。在加护作业中可以采用直径在2.4 m工字钢或者直径2.8 m的半圆木单体液压支柱；在断层施工作业中，一定要先从顶板完好的断面开始施工。如果在施工前发现顶板冒落高度在300 mm以上，需要从顶板断面完好的一侧开展接顶作业，并在接顶过程中，详细观察顶板情况，加强退路预留的合理性，一旦发现异常状况，应快速退到安全位置。

最后，在放炮期间一定要让乳化泵设备保持停止运行的状态，以免在放炮中，因矸石掉落砸中设备操作阀门，发生后支架出现漏顶、冒顶等事故。