综采工作面过断层技术实践

李俊辉

（焦作煤业集团新乡能源有限公司，河南 辉县453600）

当前煤矿进入到深部开采已经成为了必然趋势，在深部开采过程中，各种类型的地质构造问题明显，特别是各种类型的小断层构造增加，给综采工作面开采带来了较大的负面影响，不仅影响到开采的难度，同时也增加了综采过程中出现各种安全事故的概率。因此，对综采工作面过断层技术进行分析有着较为重要的意义。

1 采煤工作面过断层开采技术

采煤工作面在通过断层时，各项技术措施难易程度和断层落差有着直接关系。一般情况下，在回采时，如果断层落差较小，同时也没有超过煤层厚度，作业范围内没有地下水影响，这种情况下，通常可选择工作面直接推过断层的方法，为了提升开采安全程度，采取浅截深，液压支架跟机移架加强工作面顶板支护，提升液压支架支护顶板强度。如果断层位置的采高没有超过采煤机滚筒，则割煤时，可选择使用采煤机直接通过断层的方式。在这个过程中，为了降低安全事故发生的概率，如采煤机减小截割深度，采取小截深，液压支架滞后采煤机1～2 架液压支架跟机移架，减少回采过的顶板空顶时间，确保顶板支护到位。若碰到了落差较大的断层，需要在回采至距断层前10～15m，根据地质预测预报中断层产状，提前调整工作面伪斜，以保证工作面在揭露断层尽可能的减少断层揭露面积，便于顶板管理。在工作面推进过程中，若出现断层落差相对较大的情况，一般情况下，顶板会有不同程度的破碎问题，这种情况下，可选择重新进行开切眼的方式，对异常位置有效避开，从地质条件相对较好的位置进行重新开切眼施工。如果断层落差超过了开采高度且在工作面内延伸较长，经济效益较低时，可将断层作为开采分界线，从断层影响范围外的位置重新开切眼，跳过断层影响区域，需要搬运设备重新布置工作面，进行开采，这种情况下在跳过断层影响区域后，开采效率提升明显，安全得到有效保障。如果工作面遇到斜交断层，则应当错开断层进行开切眼，然后再进行回采作业。

在通过断层时，断层两侧和开采工作面之间的煤炭可选择使用如下方法进行开采。一是，断层和真倾斜之间的夹角在30°左右，施工技术人员应当沿着真倾斜走向进行工作面推进，同时需要预留出对应的行人通道，方便人员进出。二是，如果断层和真倾斜之间的夹角在25°的范围内，则在开采时，应当保证工作面直线开采，在对工作面具体位置进行确定时，应当综合分析工作面长度与楔子端进度。

从工作面开采实践来看，在工作面通过断层时，为了最大程度上降低断层对开采带来的负面影响，需对断层位置、落差等进行综合考虑，尽量选择将断层留到采煤工作面与采区煤柱中，科学布置工作面与采区。在工作面推进或者掘进工作中，有新断层出现，则应当对采掘工作面进行及时调整，在确保安全生产的基础上，最大程度降低断层煤柱损失。若在回采开始之前，发现了对回采有较大影响的断层，则应当从开采设计环节入手，最大限度的避免采煤工作面通过断层。

在工作面推进时，遇到的断层一般情况下有二种通过断层的方式：（1）硬过断层方法。若煤层厚度超过断层落差，且断层带岩石较为完整，没有水害、瓦斯等威胁，则可采用强行通过断层。若工作面为炮采工作面，则可直接通过，在断层的位置可打设木柱，提升断层位置支护效果。若为综采工作面，则在断层位置，采煤机滚筒高度应当超过断层位置的最小采高。此外，也可设计采用拉底或者挑顶施工过断层。当工作面所揭露断层一盘煤层顶板错到工作面溜子下面时，则应当选择使用挑顶的方式确保工作面底板平整。若揭露断层一盘煤层底板错到工作面溜子上面时，则应当采用拉底的方法确保工作面底板平整。（2）根据断层产状调整工作面伪斜，在回采时减小一次揭露断层面积，及时移架、浅截深割煤提高断层区域顶板控制和采取断层区域快速通过的方法。

2 采煤工作面过断层安全技术控制措施

断层出现的位置，通常情况下，安全问题较为突出，为了确保开采安全，应当从技术控制的角度进行操控。

2.1 水源灾害防治技术措施

在断层位置，全面做好水害防治非常关键，特别是工作面水文地质相对复杂时，做好相关的排水管道准备非常关键，确保出现突发情况时，能够将地下水及时有效排出。同时，在通过断层期间，每个班组均应当安排专人对采煤过程中工作面涌水情况进行观察，第一时间掌握工作面水情变化，以便采取针对性措施，确保能够安全通过。在通过断层时，采取在工作面内预注高分子化学浆对断层区域顶板及煤墙影响范围内进行加固工作，防止在回采过程中出现漏矸、煤墙片帮的问题，同时，应做好回采时顶板控制，最大限度减少顶板空顶时间防止长时间空顶造成顶板漏矸。在通过断层后，应持续继续按照过断层期间采取的管控措施回采推进至少5～10m，尽可能的消除断层区域破碎带给工作面回采带来影响。

2.2 控制割煤速度

在通过断层时，对于开采高度应严格进行控制，一般情况下，采高应当控制在4.5～5m 左右，通过断层的速度一般应控制在2m/min。在作业过程中，对于工作面液压支架等部位的情况，应当全面及时关注，在出现了问题后，必须立即停机，找出原因，并采取针对性措施进行处理，保证通过断层的安全性。

2.3 全面做好瓦斯监测

通常情况下，断层位置属于瓦斯积聚的地点，在断层作业时，做好瓦斯监测工作非常重要。因此，在通过断层时，应当配备专业瓦斯浓度监测人员，对瓦斯浓度进行全程监测，一旦出现异常情况，应及时采取措施进行处理，保证施工人员与现场的安全性。此外，相关的人员也应当佩戴瓦斯监测仪器，对施工过程中瓦斯浓度及时进行监测，在出现了瓦斯超标后，立即通知采掘人员停止作业，并组织人员撤离现场，在瓦斯浓度达标之后，才能够进入到采区。

2.4 全面做好控制顶板预测

由于断层位置的顶板较为破碎，全面做好顶板安全性预测非常关键。在工作面通过断层时，煤壁通常情况下不能确保岩梁支撑效果，上覆岩层会出现较大的压力峰值，在工作面回采前工作面液压支架选型上应根据工作面断层的产状、及大小及相似工作面顶板压力情况选择大阻力液压支架，保证工作面安全性。为了提升开采安全效果，可采用断层与工作斜交的方式通过断层，通过对过断层时，局部控顶距的有效延长，降低工作面过断层危险程度。

3 采煤工作面过断层安全管理控制措施

由于通过断层过程中，面临的安全威胁相对较多，全面做好安全管理非常关键。在具体实施时，应做好以下工作：回采时及时调整支架，使液压支架接顶严密，保证支架初撑力不小于24MPa。加强工作面现场管理，及时调整支架，使支架接顶严密，保证支架对顶板的支撑力；同时随着断层的高低起伏变化，及时调整输送机的坡度，使输送机达到平、直要求。坚持正规循环作业，匀速推进，坚持跟机带压擦顶移架支护，防止断层影响区域应力集中造成冒顶、片帮。加强顶板管理，每班安排专人重点对断层影响范围内的超前、端头及工作面液压支架支护质量进行巡查，发现问题及时处理，确保支护强度。加强破碎区域顶板管理，对断层影响区域采取面内注浆加固措施管控顶帮。若开采过程中出现了基本顶周期来压的问题，则必须加强工作面顶板支护管理，提高工作面工程质量管理，确保液压支架支护状态。

综上分析，全面做好采煤工作面过断层技术控制，对于保证生产安全性与可持续有着非常重要的意义，但是从当前采煤工作面过断层情况来看，在很多方面还有着较大的提升空间，各项技术措施的制定与落实，仍旧存在一定安全隐患，特别是在深部开采过程中，各种类型安全问题带来的影响更大。因此，煤矿企业需全面认识到采煤工作面过断层过程中存在的技术难点，充分结合采煤工作面面临的断层情况，采取针对性措施，提升采煤工作面过断层技术效果。