1216工作面过断层安全技术措施探讨

赵子波

（潞安集团司马煤业公司，山西 长治 047100）

1 概况

潞安集团司马煤业公司1216工作面位于井田二采区南翼，工作面东部、南部为未采区，工作面向西依次为1216出煤巷、1216辅助运输巷、1216风巷（外段）三条巷道，如图1所示，工作面向北为1215工作面塌陷区。

图1 司马矿1216工作面F57逆断层平面布置示意图

1216工作面走向长度215m，倾向长度486.7m，开采煤层属下二叠统山西组下部的3#煤层，煤层赋存稳定，结构较简单，平均厚度6.01m，倾角0°～6°，平均3°。直接顶以砂质泥岩为主，平均厚度2.6m；基本顶以细粒砂岩与粉砂岩混合层为主，平均厚度10.7m。工作面采用倾斜长壁后退式综合机械化低位放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。

根据司马矿地测科提供资料显示，1216工作面回采至127m处时在风巷处揭露一条逆断层F57，断层落差H=3.7m，断层倾角为42°，与工作面夹角为85°，且随着工作面不断推进，断层由风巷至运巷逐渐被暴露。受构造应力、回采压力影响，1216工作面在过断层前后10m范围内顶板出现破碎、局部冒顶、煤壁片帮现象。

2 回采工艺

为了保证工作面过断层期间回采安全，加快过断回采速度，提高回收率，决定采用松动爆破仰斜回采工艺。

（1）由于F57断层与工作面夹角为85°，1216风巷比运巷超前18m揭露断层，所以当工作面回采至116m处时及时调整工作面伪斜，伪斜角5°，确保工作面与F57断层夹角一致。

（2）工作面调整后，在工作面煤壁施工三排松动爆破孔，第一排施工在距顶板0.5m处，松动爆破孔间排距为1.5m，炮孔深度为1.0m，所有炮孔与煤壁呈5°仰角布置。

（3）松动爆破孔施工完后，在每个炮孔内依次填装一支直径为30mm、长度为35mm、装药量为300g的矿用乳化药卷以及一支毫秒延期电雷管，并对孔口处用黄土、水炮泥进行封堵，封孔长度不得低于0.5m。

（4）每次允许爆破孔数不超过5个，工作面爆破长度达到20m时及时进行移架，顶板支护后再继续爆破，爆破进度控制在0.5m左右，如此类推直至整个工作面松动爆破完成。

（5）工作面一个循环爆破施工完成后，进行第一个循环爆破施工，当工作面松动爆破水平推进长度达18m时工作面揭露F57断层，且遇断层上盘底板，如图2所示，此时及时调整工作面回采角度，沿上盘煤层底板平行回采推进。

（6）当工作面沿断层上盘近水平回采5m后，及时旋转调整工作面伪斜，使工作面与风巷及运巷垂直，工作面伪斜调整后停止松动爆破施工工艺，继续采用机械化回采工艺。

图2 1206工作面过F57逆断层剖面示意图

3 安全技术措施

3.1 工作面设备下滑预防措施

（1）推溜作业前，及时清理溜槽下浮煤、浮矸，防止煤、矸等进入溜槽下，增加底链运行阻力。

（2）使用单体支柱以排头支架为支点对机头架底座进行压戗，或以端尾外帮煤墙为支点对机尾架底座进行锚固，锚固后继续推中间溜槽，防止前、后溜出现下滑。

（3）采取带压移架方式，落架时严禁低于相邻架的侧护板，到位后，升紧支架尾梁、顶梁、前梁及防片帮，必要时使用单体支柱以底板为支点对支架顶梁支撑，防止其倾倒或退架。

（4）支架必须升平，前后立柱高度一致，严禁前低后高，防片帮收回后，前梁距离底板高度不小于3.1m。

（5）支架工和采煤机司机密切配合，提前3组支架收回支架防片帮，采煤机前滚筒过后，立即打出支架防片帮，煤墙片帮严重、顶板破碎时超前带压移架。

3.2 顶板破碎预防措施

由于1216工作面回采煤层为3#石炭系煤层发育不稳定，在仰斜上山回采阶段，顶板会出现破碎、局部冒顶现象，顶煤预留困难，决定对仰斜回采阶段顶板采用“注浆支护+撞楔超前支护”进行维护。

3.2.1 注浆支护

（1）当工作面回采至116m时，在工作面煤壁施工一排注浆钻孔，钻孔距顶板1.0m，钻孔深度5.0m，直径45mm，钻孔与工作面呈45°仰角布置，钻孔终孔位于设计顶板往上2.5m破碎顶板内。

（2）钻孔施工完后将直径为20mm注浆软管埋入钻孔内，并采用膨胀水泥对钻孔进行封孔处理，封孔长度为0.5m。

（3）将注浆软管与高压注浆泵连接，并对钻孔内注射粘接剂，粘接剂采用聚氨酯浆液，为了保证粘接剂能够完全渗入煤体裂隙内，注浆压力不得低于2.0MPa，注浆期间发现煤体及邻孔出现浆液渗透时立即停止注浆。

（4）第一排注浆钻孔注浆完成后且工作面上山回采2.5m后施工第二排注浆钻孔，相邻两排钻孔叠加交错布置，叠加距离为1.0m，依次类推直至工作面近水平回采为止。

3.2.2 撞楔超前支护

为了防止顶板破碎出现局部冒顶现象，注浆支护施工完后在工作面顶板施工一排撞楔超前支护。

（1）1216工作面顶板施工的撞楔超前支护由若干根长度为4.0m、直径为30mm的钢针组成，首先在工作面顶板设计位置施工一排支护钻孔，钻孔与顶板平行布置，钻孔深度为4.0m，直径为43mm，钻孔间距为1.5m。

（2）支护钻孔施工完后依次向钻孔内填装两支锚固剂（型号分别为MSKC23/35型及MSK23/60型）及一根钢针，并采用手持式钻机进行锚固，锚固力不得低于98kN。

（3）第一排撞楔超前支护施工完后及时带压擦顶移架，使支架顶梁与超前支护体接触严实，当工作面仰斜回采3.0m后施工第二排撞楔超前支护，且与第一排超前支护交错叠加布置，叠加1.0m。

4 效益

与传统直接破岩法相比，采用仰斜上山回采工艺可多回采原煤量达3.2万t，直接经济收益达1800余万元，同时采用仰斜回采工艺有效提高了工作面过断层回采效率，2018年4月13日1216工作面开始采用仰斜上山回采工艺，于4月17日揭露断层上盘煤层，平均回采进度达5.0m/d。