综采工作面过断层采煤方法与顶板管理

马琳琳

（义煤集团新安县郁山煤业有限公司，河南 新安 471800）

煤炭的形成条件及形成过程非常复杂，使得煤层存在极强的不稳定性，在进行煤矿开采的过程中，综采工作面不可避免地会遇到断层。在断层开展综采工作时，采煤方法的选择及顶板的处理方法直接影响综采工作面的安全性，也影响了施工企业的经济效益。

一、断层采煤的安全隐患

断层主要是由于地壳的剧烈运动引发地壳断裂而形成的一种特殊的地质构造。由断层产生的原因可发现，断层采煤的安全隐患主要体现在两方面：一是工作面存在断层使得岩层的整体性遭到破坏，工作面顶及底板自外部产生的压力规律因此发生改变，导致顶板局部受到来自外部的压力，加大了综采工作面的整体外部压力。若情况严重还会导致整个工作面遭到破坏，从而引发工作面大面积冒顶事故；二是工作面若存在断层，煤层当中的各种水流、有毒气体、有害气体等就可通过断层的断裂带渗入至通道或是储藏仓库，导致工作面出现突发性水灾或是瓦斯事故。

二、综采工作面过断层采煤方法

目前我国煤矿施工综采工作面过断层的主要施工工艺为动凿岩机打眼、火工爆破落岩、人工装岩、运煤系统外运岩石、采煤机装岩、通风辅助、综采支架支护顶板等。总体来说，在综采工作面过断层施工时就是采用炮采落岩的方式以及综采的装岩、运输及支护方式。煤层厚度对综采设备有比较明显的影响，最小煤层厚度越小，综采工作面过断层越简单，反之比较困难。顺利通过断层的前提条件包括超前掌握断层的延伸方向及出露产状，并根据物探及巷道掘进期间的实际暴露情况对断层的延伸方向及产状进行及时修正。而工作面过断层主要有以下几种方法。

（一）调整割煤高度

调整割煤高度的方式通常适用于断层落差较小、断层上下盘接触间煤层厚度大于液压支架通过下限高度的断层。首先估算出综采工作面与断层之间的过渡段距离，调整割煤高度顺利通过断层。在实际操作中需要留顶煤或底煤过断层，之后逐渐恢复原采高，如图1、图2所示。此种情况可采用留底煤的方式，上抬综采工作面，降低采高顺利通过断层。有效降低煤质含矸率、减少截齿消耗量，确保采煤机组顺利工作。

图1 工作面断层平面

图2 工作面断层剖面

（二）挑顶起底

通过使用采煤机挑顶或卧底的方式对围岩进行强行截割通过断层，当工作面推进方向过断层前直接底板与过断层后工作面直接底板相比较较小时，适合采用挑顶法，反之则两种方法均可。当断层上下盘之间煤层厚度小于或等于液压支架通过的下限高度时可采取挑顶起底法。当综采工作面围岩松软时可直接挑顶起底，通常将高度控制在0.15m内，防止机组负荷增加，破坏工作设备。当围岩比较坚硬，使用采煤机难以截割时，可根据实际情况采取放炮挑顶起底方式对断层预先处理。

（三）跳采

采用留垛的方式对断层处重新打巷通过断层。当断层处于综采工作面两端时，可在综采工作面的正常煤层段与断层处开掘一条平行的材料巷道以及全煤巷道，回采时躲过断层，逐渐接长工作面溜子，直至正常；当断层出现在综采工作面的中间位置，可采用在断层处留垛的方式通过断层，之后将综采工作面打通，使两个巷道贯通，如图3所示。

图3 过断层跳采

为了尽量避免采煤工作面过断层给工作带来的不便影响，在煤矿开采工作进行前需要充分考虑落差、工作面地质情况以及断层的具体位置等因素，尽量保留综采工作面中煤柱，保证综采工作面的合理和科学性。在综采工作面中一旦遇到新的断层，需要及时调整采掘方向，保证工作安全性，确保最大程度减少断层煤柱的损失。回采时需尽量甩掉工作面落差扩大的断层，减少采煤工作所须经过的断层。

三、综采工作面过断层采煤过程的顶板管理措施

（一）管理制度上的要求

顶板问题作为采煤过程的重要防护环节，需从管理制度上进行高度重视和要求，管理部门要积极结合煤矿开采的地质结构进行分析，制定合理的顶板管理要求，根据具体环节采取有效的防护措施和管理措施。顶板管理工作主要包括确定采区通道布置标准、开采过程控制、工作面支护形式及工作面顶板处理等方面，为了更好地加强顶板管理，管理部门要结合实际制定科学全面的施工章程、检验要求及收尾安全技术维护等措施，实时对顶板情况进行监测和维护，根据顶板情况的变化进行防护，保证顶板的质量。与此同时，结合综采工作面过断层采煤方法对施工设备进行检查和维护，严格遵循要求和指标及时采取管理措施，保证支架的数量和密度要求，保证顶板的稳定性。

（二）放顶线附近的局部冒顶处理

通过制定科学、高效的顶板管理要求，保证顶板管理和维护的高标准要求，在此基础上对放顶线附近的局部冒顶问题要及时处理，正确的回柱方法是先进行支护处理，然后进行回柱维护，遵循从上到下、由里向外的原则进行回柱管理。根据实际分析，回柱和支撑柱之间要保持合理距离，基本维持在15m左右，且在每个间隔处安装隔离柱进行保护，放顶线附近最重要的问题就是回柱的设定和维护，在做好回柱支护工作后相关人员要及时撤除采矿通道，在进行最后的回柱安装时对顶板压力进行测量，保证支柱支撑能力能有效支撑顶板压力，保证支护的有效性。在进行放顶线附近回柱维护的过程中会出现很多特殊情况，比如：顶板附近会出现硬度较大的岩石或土质层松散的问题，针对此类特殊情况，要及时对顶板进行支架调整或混凝土加固，防止出现支架较少或移位造成冒顶事故。

结束语

在进行煤矿开采时，综采工作面的施工质量直接影响了整个开采工程的安全，也影响了施工企业的经济效益和社会效益。为使煤矿开采效率得以提高，在实际工作中必须根据煤矿的地质情况，结合施工企业的经济状况，选择科学、合理的开采方式，同时注意做好施工安全管理，这样煤矿开采不仅能获得良好的经济效益，而且还为相关工作人员创造了安全便利的工作环境，取得了良好的社会效益。