煤矿综采工作面过断层技术分析

2019-05-17张瑞波

陕西煤炭 2019年3期

张瑞波

(同煤集团马脊梁矿，山西大同 037027)

0 引言

随着煤矿资源需求量的不断增加，经常需要在一些地质环境较差的区域内进行煤矿开采，这增加了煤矿开采难度，同时，也会对煤矿的开采造成较为严重的影响，因此，人们加强了煤矿开采技术的研究，而做好相应的分析工作是必要的。

14-3#层406盘区8606工作面煤层赋存稳定性较差、结构复杂。煤层厚度1.5～4.8 m，平均2.8 m。煤层倾角为1°～3°，平均2°，属近水平煤层，煤岩类型以暗淡型为主、黑色参差状断口，硫分含量高，煤种为弱粘结煤。14-2#层与14-3#层层间距最小为5.70 m，最大为21.30 m，平均为12.10 m左右。该工作面从煤层实际揭露来看，14-3#层406盘区2606巷，在710～760 m处有起底现象，厚度0.15～0.70 m，平均为0.52 m。在5606巷800 m处有起底现象，厚度0.60 m。

1 断层情况

该工作面地层大体为单斜构造，地层倾角为1°～3°，平均2°左右。14-3#层406盘区2606巷：从开切眼算起分别于206 m、230 m、236 m可见H=1.00 m∠45°、H=0.50 m∠60°、H=1.10 m∠62°的正断层。14-3#层406盘区5606巷：从开切眼算起分别于484 m、568 m可见H=0.35 m∠55°、H=0.60 m∠50°的正断层。14-3#层406盘区8606工作面内距5606巷4 m处、10 m处可见2条断层，落差分别为H=1.00 m∠82°倾向NW、H=0.40 m∠80°倾向SE，该2条断层斜穿工作面，并且延伸至2606巷。预计切眼处落差为H=0.40 m∠80°的断层，随着工作面向前推进的过程中，落差有增大的可能，并分叉成2条正断层，延伸至2606巷。断层情况见表1。

表1 断层情况

2 含水层情况分析

该工作面地表有马脊梁支沟穿越，该沟除雨季外常年干枯无水，含水层主要为上覆砂岩裂隙含水层，随着工作面不断向前推进，头巷及尾巷淋渗水面积逐渐增大。含水主要为煤系层间顶板裂隙渗透水，以及上覆14-2#层406盘区8606工作面采空区积水。2606巷比5606巷地势相对较高，故在5606巷设计了4个探放水孔。2011年12月20日到25日探放水施工完毕，均见空无水。经综合分析该工作面不会有大的水患，但由于该工作面属于近距离煤层，生产过程中，不排除采空区低洼积水沿顶板裂隙下渗的可能。预计该工作面最大涌水量为300 m3/d，正常涌水量为120 m3/d。此外，地表有马脊梁支沟穿越，该沟除雨季外常年干枯无水，当采到大沟下方及断层附近时，水量有增大的可能。

3 过断层施工技术

3.1 过断层方式

在断层及冲刷厚度小于0.5 m，采用机组截割方式直接通过。在冲刷厚度大于0.5 m时，采用打眼放松动炮方式过冲刷。断层上、下盘过渡区段水平坡度控制在2°～3°。过断层带截割时，采用割顶卧底方式通过，尽量减少岩石截割量，但采高不低于2.5 m。

3.2 松动爆破炮眼布置

松动爆破炮眼深度为1.8 m，布置情况如图1所示。

图1 松动爆破炮眼布置情况

3.3 过断层安全技术措施

过断层带施工期间，所有作业人员必须严格执行“敲帮问顶”制度。对作业地点及其附近5 m范围内存在的片帮、零皮、伞檐、马棚等安全隐患采用2 m以上的长柄工具进行处理，待处理安全后方可作业。在该过程中，地板要平缓坡度完成相应的过渡，确保刮板运输机在具体运行期间不会出现任何问题，完成相应的运输工作[1]。

过断层带时，应当采取合理的方式，对断层带内是否存在瓦斯、水等物质进行详细检查。一旦发现异常情况，为避免出现人员伤亡，应立即让所有人员离开作业现场，并且要将具体情况如实的上报给调度室和值班室，尤其依据具体情况制定相应的应对措施，避免作业期间出现人员伤亡[2]。同时，还要对应用的各项设备进行及时检修，确保设备自身的完整率，保证设备运行过程中不会出现任何问题。

若有大块矸石出在机道内，要立即停机，采取相应的方式对大块矸石进行处理，通常来说，在处理上可以采取人工捶打或风镐方式进行，一旦通过捶打无法达到处理目的，可以采取爆破方式，完成相应的处理工作。

进行送到爆破作业时，为了确保爆破的顺利进行，应当做好如下工作。打炮眼时如果采用多气腿凿岩进行作业，要做好多项内容的控制，通常来说，风钻间距不得小于10 m，眼深要达到2 m，孔径的大小为42 mm，试爆前，应当以2卷为基础进行装药，在爆破效果未达到最佳状态下，应当一包一包增加，但是为了避免发生安全事故，最终不得超过5卷；每眼的装药量应当依据夹石厚度的具体情况而定，具体情况见表2，放炮时，应当依据炮眼的实际深度、岩石硬度、冲刷厚度等各项内容，对炮眼装药量进行增加。

表2 夹石厚度与每眼装药量的关系

在打眼放炮施工中，工作面输送机、机组的开关手把必须打到零位，并闭锁好，需要割煤时，必须在当班班长检查完，确保安全的情况下方可进行解锁送电，否则严禁送电作业。

放炮前，放炮点中心10 m范围内所有设备用皮带遮挡好，且立柱升缩段再用皮带包裹住。放炮点及周围10个支架前端要吊挂5 mm厚、1.4 m宽、1.2 m高的铁板，并将机组停于距放炮点30 m外。

利用粘土炮泥对作业过程中的炮眼进行封闭，需要注意的是封泥的长度要≥1 m，并且要为水泡泥，不得采用可燃性材料进行封口，如果炮眼未进行封泥，或者封泥不足，则不得进行爆破，以免引发安全事故[3]。

具体作业期间，若顶板出现了破碎现象，应当先将支架移走，然后再进行拉炮，负责放炮的人员在上岗前要经过严格的培训以及相应的考核工作，在取得了相应的资质后，负责相应的工作。

放炮员应当分别将炸药雷管存放在相应的箱子中，同时为了避免出现盗窃和非法挪用现象，要对箱子进行加锁，并且不得胡乱堆放[4]。针对作业过程中，剩余的雷管、火药应当及时将其送回到火药库，避免出现变质或者爆炸等安全事故，同时，在火药库中要对箱子的堆放进行合理控制，通常来说，为了避免发生碰撞，确保安全性，每2个相邻的箱子之间的距离不得小于5.0 m。

利用木质炮棍轻轻将药卷推入，先送入2卷水泡泥，然后利用砂土纸袋进行封严。同时，在具体作业过程中，打眼和装药不得平行进行，若未将打眼工具撤出到工作面前，不得将雷管、炸药送入到工作面，以免造成安全事故。

放炮作业前，应当进行警戒线设置，通常来说，警戒线与放炮点之间的距离应当超过100 m，并且要梳理警戒牌、拉线、栏杆，并且要安排专人进行警戒，避免人员进入到警戒范围内，发生危险[5]。

放炮前，班长要对人数进行清点，确保准确无误后，才能下达指令。放炮员在接收到指令后，要先放炮警告号，5 s后放炮。

送电后，如果未引爆，相应的作业人员不得立即进入到工作面中，应当从放炮器上拆除母线，并且要扭接成短路，静等15 min，然后对线路的故障原因进行检查。

完成放炮后，要等15 min，待因放炮作业而产生的烟完全消散后，再对工作面的具体情况进行详细检查，确保没有任何安全隐患后，才能解除警戒，此时，可以让其他工作人员进入到工作面，开展相应的工作。

放炮作业过程中，应当通过合理的方式处理好残炮和瞎炮，该项工作要在班长的指导下进行，并且必须当班完成相应的处理，如果因为各方面原因限制，导致当班未完全相应的处理工作，放炮员应当同下班放炮员针对该项工作内容做好相应交接工作，避免日后处理出现问题，影响工作的顺利开展。在处理瞎炮时，要遵守下列规定：①由于连线不良产生瞎炮，要重新连线；②在与瞎炮距离不小于0.3 m处，打一个与其平行的炮眼，重新装药，完成相应的放炮作业；③禁止继续加深炮眼残底，同时在向外掏药时，不得采用打眼方法进行，也不得利用压风对吹炮眼；④完成对瞎炮眼处理后，放炮员要对爆落的煤矸的情况进行详细检查，并要对未爆的雷管情况进行详细收集。此外，在完成对瞎炮处理前，不得在该区域，开展与瞎炮处理无关的任何工作，避免对瞎炮处理造成不良影响。