综采工作面安全快速过断层技术与实践

陈 刚

(淮北矿业集团临涣煤矿，安徽 淮北 235000)

综采工作面的产量受地质因素的影响，断层是工作面中常见的地质构造，是影响综采工作面正常推进的重要因素之一。落差5m以上的断层对综采工作面回采影响较大，若处理不当，不仅严重影响产量，还会造成一定的安全隐患。

1 工作面概况

临涣矿1061工作面为六采区首采工作面，开采煤层为10煤层，上部临近大吴家断层，下部临近DF121断层，西部临近NF3断层，东部临近六采区回风大巷。工作面标高-447.9～ -559.0m，里切眼长138m，对接后工作面长280m，机、风巷平均走向长1051m，工作面平均倾角12°，平均煤厚2.75m，煤层为赋存稳定的焦煤。工作面回采范围内发育37条断层，均为正断层，其中落差≥5m的断层10条， 分 别 为 F1061-4、SDF2、SDF18、SDF26、SDF20、F1061-6、SDF8、SDF6、SDF21和 F1061-18断层。工作面在风巷风19点前42.2m、机巷机18点前30.2m和59.1m揭露岩浆岩，岩浆岩以岩墙的形式侵入，造成工作面内煤层变质变薄。根据槽波CACT局部切片成像结果，在工作面内解释了该岩浆岩岩墙并圈定其侵入范围，预计工作面内岩浆岩面积为4459m2，影响走向长95m。

工作面自2018年1月10日回采以来，平均推进2.2m/d，始终存在不少于50架全岩，最多时达92架全岩（5月7日）。工作面岩石极硬（f＞8），班班需要爆破作业，每班雷管消耗量平均180发以上。虽然条件较差，但通过采取针对性措施，1061工作面圆班始终保持不少于3刀。

2 过断层方案

2.1 加强地质探查

过断层前由地质部门沿工作面走向每隔10m绘制工作面切眼预想剖面图，倾向每隔50m绘制工作面煤层走向预想剖面图，使施工单位能够对断层的产状、影响范围有所了解。然后结合工作面现场实际揭露地质情况进行分析，为工作面回采工艺调整提供依据。

2.2 控制采高

工作面过断层期间，严格控制采高能减少割岩量，降低煤质含矸率，降低对围岩的破坏程度，采高下限主要根据式（1）确定：

式中：

Hmin-工作面采高下限，m；

hmin-液压支护或采煤机下限高度，m；

S2-顶板最大下沉量，m；

△h-富余量，一般取0.2m。

2.3 挑顶起底、逮顶卧底

沿工作面推进方向，揭露走向正断层时，断层上盘挑顶起底，下盘逮顶卧底，揭露走向逆断层时则反之。

2.4 松动爆破

当顶底板岩石坚硬，采煤机无法直接截割时，则可采用放震动炮的方法挑顶、下切或者平推硬过断层。

3 过断层期间采取的措施

3.1 劳动组织

采用 “四六”制进行组织生产，即三个生产班割煤（每天14:00至第二天08:00割煤），早班检修。每天进行合理分工，确定两班主割煤，一班主割矸石。每天早班必须完成一次爆破，为中班做好准备，中班为晚班做好准备，晚班为夜班做准备，班班现场交接。每班跟班干部必须严格落实工作面“三巡查三汇报”、集体升入井和现场交接班制，加强现场管理。

3.2 爆破工艺

每班采用不少于4部风锤（YT-28型）打眼，同时增大炮眼直径，使用高性能炸药（采用Ф32mm钎头钻炮眼，采用Ф27mm×400mm炸药）。通过计算和试验[1]对比确定合理的单孔装药量及爆破参数，见表1。

炮眼与煤壁法线呈85～90°，顶眼与水平面呈8～10°，底眼与水平面呈15°左右。

3.3 加强设备检修，配齐备用件

该区队根据设备说明书制定精准检修制度和正激励制度，日清日结。包机人根据精准检修内容和要求按步骤按规定进行检修并记录在册，每天矿各级领导到面必查精准检修记录本，未填写对责任人和跟班干部进行处罚。同时规定，工作面过断层期间，设备当天无影响，对包机人嘉奖当日工资的10%，全月无影响，月度工资上浮15%。

表1 单孔装药量及相关参数

3.4 过断层技术措施

3.4.1 确定支架抬起点、抬起坡度和最小采高

1061工作面液压支架为ZY6800-19/40型支撑掩护式支架，采高1.9～4.0m，煤机型号为MG-550/1430WD型煤机，调高范围为2.3～4.3m。

为了实现工作面快速、安全、高效地通过断层，必须确定合理的支架抬底点和抬起坡度和最小采高。根据采高、断层落差等进行计算[2]，确定支架抬起点为距断层面5～10m，抬底坡度不大于200mm，最小采高为2.5m。

3.4.2 揭露断层上盘

揭露走向断层上盘时，采取逮顶刹车跟底回采，断层下盘回采段适当逮顶降低采高以衬平运输机，刹车幅度≯200mm/刀，全岩段采高≮2.5m。揭露倾向断层上盘时，应距离揭露断层5～10m前即采取逮顶刹车回采，刹车幅度≯200mm/刀，全岩段采高≮2.5m。

3.4.3 揭露断层下盘

揭露走向断层下盘时，适当抬车跟顶回采，断层下盘回采段适当破顶加大采高以衬平运输机，刹车幅度≯200mm/刀，全岩段采高≮2.5m。若断层下盘回采段跟不上顶则采取逮顶回采，发生片冒时采取措施[3-4]及时处理。揭露倾向断层下盘时，应距离揭露断层5～10m前即采取挑顶抬车回采，刹车幅度≯200mm/刀，全岩段采高≮2.5m，非全岩段采高≯3.8m。

3.4.4 通过断层

通过断层时最难管理的是断层面附近，一般断层面附近顶板极为破碎，易发生片帮和漏冒。对于断层面附近顶板管理，回采期间必须及时带压拉超前架，发生片冒时必须及时使棚维护，严禁空顶作业。顶板极为破碎时采取铺金属网+轨道，防止顶板片冒加剧。

过断层期间必须加强矿压监控，乳化泵站压力必须不小于31.5MPa，支架初撑力不小于24MPa，严格监测支架工作阻力、支架活柱下缩量、来压范围、工作面及工作面巷道煤壁片帮等情况，防止周期来压期间过断层以加大断层面、断层下盘段管理难度。

回采期间揭露或通过断层面时，必须控制煤机速度（≮2m/min）和截割高度（全岩段≯2.5m），支架必须超前带压移架，煤机移动方向护帮板提前回收不超过1架，滚筒通过后前梁护帮板必须及时打出，防止煤壁片帮和顶板漏冒。

4 结束语

过断层期间，由于采取了针对性安全措施，确保了圆班不低于4刀，推进度≮2.9m/d，产量稳定在3300t/d，最高日产达5434t。回采期间未发生片帮、漏冒事故，既保证了安全生产，又保证了回采速度，提高了工作面产量。