断层影响区工作面支架稳定性及围岩控制措施

邰高峰

（山西古交西山义城煤业有限责任公司，山西 太原 030203）

地质条件多变、岩层起伏变化、存在隐蔽构造等，是影响煤矿安全开采的重要因素，在煤炭开采过程中需及时采取相应技术措施，才能保证工作面安全开采[1-3]。本文结合义城煤业18201工作面地质情况分析了工作面过断层影响期间支架稳定及围岩控制技术。

1 概况

义城煤业18201工作面位于二采区，工作面倾斜宽123m，走向长315m，开采8号煤层，煤厚3.0m～3.5m，平均3.3m，煤层倾角10°～22°，平均14°，煤层厚度变化较小。顶底板情况见表1所示。该面整体呈单斜构造，局部有次一级小的褶曲构造。据地面勘探、大巷掘进情况，该面无大断层，区内小断层落差较小，走向延伸较短。

表1 煤层顶底板情况表

18201工作面采用综采工艺，全部垮落法管理顶板，采高3.5m，循环进度0.6m，采用ZZ5200/19.5/42型支撑掩护式液压支架支护顶板。

2 支架稳定性控制

由于工作面煤层倾角平均14°，局部达到22°，加之工作面采高相对较大，在断层影响区，煤层倾角易出现局部增大现象，且煤层及顶底板破碎，工作面支架受力状态改变，支架稳定性差。

2.1 支架防倒防滑措施

为减少支架倾倒事故的发生，根据工作面采高及支架性能，煤层倾角大于15°时，需采取以下技术措施：

（1）结合工作面顺槽及工作面煤层起伏及揭露断层情况，对工作面进行调斜，使下端头回采进度领先于上端头，从而使工作面处于伪倾斜状态，减小工作面实际倾角，并确保支架与煤壁垂直，拉架即可抵消下滑。

（2）割煤后及时从下端头往上端头进行拉架，拉架时应先伸出伸缩梁，并采取带压擦顶拉架，保证支架与顶板接触，再逐步收回伸缩梁，到位后及时升架，并保证支架初撑力。需停机拉架时，需使采煤机空刀上行至距被拉架3个架以上。

（3）第一架移到位后必须按规定升紧并调整好姿态，可靠固定（必要时可使用锚索锚链固定），作为以下各架拉架的依托。

（4）各支架间的防倒防滑装置必须连接有效可靠，若有损坏必须及时更换。

2.2 支架倾倒处理措施

工作面液压支架出现倾倒后应采取以下技术措施：

（1）支架倾倒与支架接顶接底不实有很大关系，当支架出现倾倒，应先清支架底座及前方浮煤，并采用临时支柱对支架前方顶板进行支护。

（2）在倾倒支架下侧打设两个单体支护，一个位于两个支架前连杆之间，另一个位于倾倒支架立柱柱窝下侧与邻架底座之间，并给支护带上注液枪。

（3）将倾倒支架顶梁上侧采用斜拉千斤顶和链条与上侧邻架的底座相连，之后同时伸出侧护板、拉紧斜拉千斤顶。

（4）通过推拉倾倒支架邻近架推拉千斤顶，实现拉倾倒架，在推拉的同时将之前打设的单体柱及斜拉千斤顶供液进行调架。倒架严重时，需进行多次的循环调架。

3 围岩控制技术

3.1 过断层方法

在过落差1m左右的小断层时，采用调整采高直接切割平推的方法通过，应采取以下措施：

（1）司机应选择适当的牵引速度，随时注意采煤机运行情况，防止超负荷运行。

（2）采煤机司机根据断层性质和落差严格控制挑顶和卧底量，每次不超过200mm，掌握好坡度，断层处顶底板与周边应割平，不能出现台阶，控制好采高。

（3）支架工需不断观测煤壁及顶板情况，通过片帮及顶板破碎区时采用带压超前拉架，发现有漏冒顶征兆时，及时采取有针对性的措施，严禁出现不接顶现象。

3.2 煤壁片帮控制

工作面断层影响区围岩破碎，稳定性差，煤壁对顶板的支承力弱，加之工作面超前支承压力的影响，在工作面过断层影响区时，极易出现煤壁片帮和冒顶现象，严重影响工作面安全。在过断层影响区时应采取以下措施：

（1）进入断层影响区域时，应严格按照过断层的技术措施进行割煤，严格控制采高，且保证顶底板及煤壁平直。煤机进刀处不得留顶煤，及时伸出伸缩梁顶住煤壁。采煤机司机应时刻观察煤机前后煤壁及顶板情况，发生片帮时需停机处理。

（2）前滚筒割煤后，及时打开护帮板支护机道上方顶板，并保证接顶，无法接顶时需勾顶。护板帮打开后，需控制端面距小于300mm，否则需提前拉架。

（3）煤壁及顶板正常区域采煤机割煤后，拉架滞后后滚筒3～5m。当拉架速度慢，滞后超过15m时，需停机拉架。在通过断层影响区，出现煤壁片帮及顶板破碎漏顶时，必须减速割煤，拉架需紧跟前滚筒，及时带压擦顶拉架。

（4）拉架后必须保证支架接顶，不能接顶时需采取相应措施，并保证支架初撑力在24MPa以上。

（5）根据煤壁片帮及顶板情况，在工作面煤壁布置注浆加固钻孔，对煤壁及破碎顶板进行注浆加固。工作面煤壁注浆采用聚氨酯类化学浆，在工作面煤壁布置注浆加固钻孔。根据现场情况，条件恶劣区钻孔间距为5m，开孔高度距顶板1m，孔径42mm，孔深8m，钻孔与水平方向成25°角。钻孔角度根据顶板破碎情况进行调节，在顶板冒顶区钻孔角度可适当增大。钻孔布置如图1所示。

4 结语

18201工作面回采过程中共揭露小断层3处，断层落差最大1.2m，平均0.8m；回采过程中工作面局部最大倾角21.6°。

图1 工作面注浆钻孔布置剖面图

工作面在回采过程中严格执行预定的各项技术措施。在工作面倾角增大及过断层期间，及时进行工作面调斜，采用伪斜开采，减小了工作面倾角和工作面同时揭露断层范围。通过采取支架防倒技术措施，保证了工作面过断层及倾角增大区域支架的稳定，支架倾斜情况明显减少。工作面过断层期间，采取过断层技术方案及防止煤壁片帮技术措施，工作面的煤壁片帮次数、范围、深度等都明显降低。经在局部区域进行注浆加固，工作面的回采进度达到正常区域的80%以上，有效保证了工作面安全回采。