大采高综采工作面过断层技术实践

杜军平

（西山煤电马兰矿，山西 古交 030200）

目前针对厚煤层开采主要采用一次采全高的开采方式，大采高开采具有开采效率高、开采设备布置简单等优势，近年来该开采方法在我国厚煤层为主的矿区得到了广泛应用[1-3]，且一次采全高的高度也越来越大，但大采高开采由于开采高度大导致顶板围岩沉降变形及应力也较大，工作面顶板控制亟需加强，尤其遇到断层时，需特别注意对顶板的管理，同时也需采取一定的回采技术顺利安全通过断层破碎带[4-5]。本文结合马兰矿10-201回采工作面过F19断层的实际条件，提出了具体的过断层技术措施及安全措施，保证了10-201工作面过断层时的安全。

1 工作面概况

10-201回采工作面位于井下+850水平下组煤南翼,其南侧为实体煤,东侧为实体煤,西侧为实体煤,北侧为下组煤胶轮车辅助运输巷。工作面范围上部有上组煤三采区 2-317、2-319、2-310、2-312 采空区。工作面与上组煤采空区层间距80～100米，煤层平均厚度5.6m，采用一次采全高采煤方法和全部垮落法处理顶板，10-201回采工作面平面布置图如图1所示。

10-201工作面范围内有F18、F19两个断层，目前，工作面53#支架至57#支架段揭露F19断层，该断层走向：N24。E、倾向：NW、倾角 25。，岩性为砂质泥岩、较硬。为保护工作面人员及设备顺利通过F19断层，采取了下文所述的施工方法及安全措施。

图1 10201工作面平面布置图

图2 10201工作面地质剖面图

2 工作面过断层技术措施

2.1 调整采高

大采高工作面开采高度大，顶板围岩控制困难，尤其在遇到断层破碎带时应对采高进行调整，以保证顶板围岩的安全及减少对矸石的开采，一般来说工作面过断层时，应根据工作面的实际地质条件，确定工作面过断层的开采路线，工作面在距断层一定距离时，便应开始起坡，考虑到10-201综采工作面的设备性能，要求本次起坡倾角不得超过13°，起坡距离按下式进行计算：

式中：β为总仰角，≤12°;α为煤层倾角，(°);H为断层落差，m;L为起坡距，m。

图3 工作面过断层起坡示意图

根据10-201工作面实际地质条件，确定起坡距离为20m，为控制顶板安全及减少截割矸石，同时，又能最大限度的提高回采率，开采高度在起坡前调整为4m，工作面揭露F19断层时采高要求小于4m，以安全通过断层破碎带，起坡时采用留底挑顶方式开采，工作面初过断层时采高仍控制为4m，逐渐减小推进仰角，恢复正常采高。

2.2 回采工艺

为保证施工效率及安全性，施工时采用的方法为：当工作面岩性较软时,采用采煤机直接截割的方式进行通过,当工作面岩性较硬时,采用先放震动炮,后用采煤机截割的方法通过。炮眼使用风动气腿式凿岩机配合六棱中空钻杆进行施工，放震动炮过岩性较硬的部位时，施工工序如下：

岩性较硬时工序：交接班检查排除隐患→敲帮问顶支架接顶严实→打眼→洒水灭尘→瓦检→装药→瓦检→加固放炮地点前后10m范围支护→放炮→瓦检→洒水灭尘→加固放炮地点前后10m范围支护→割煤→移架→推溜→洒水降尘→清煤。

2.3 松动爆破

对于岩质较硬的部位，需要采用松动爆破方法通过，10-201工作面炮眼布置平面图及炮眼参数如图4及表1，布置炮眼及装药时的技术参数及需要注意的施工措施如下：

1）放炮员根据爆破说明书及炮眼布置图,结合现场实际情况确定需要装药的炮眼个数。153#支架处炮眼距工作面副巷煤壁间距不得小于500mm，

2）根据工作面现场情况确定装配起爆药卷及水炮泥数量。

3）装配起爆药卷地点与炸药存放地点距离不得小于5m。每次装配起爆药卷数量不得超过一次爆破的用量。火工品取出后要及时更改管理牌板数据。

4）采用水炮泥装药时，炮眼深度在2.5m以上时,每眼不少于3个。

5）工作面生产期间放炮母线随用随挂、用后盘收,严禁使用固定的放炮母线。

6）装药过程,可由当班班组长及熟练工在放炮员监督下分组进行,同时装药组数不得超过两组,每组人数不得超过3人,其他人员撤出装药地点10m以外。

7）装药必须使用专用炮棍,炮棍长度不得小于2m。

8）装药完毕,未使用的炸药、雷管要及时入箱上锁,放回安全地点,并更改管理牌板数据。

9）放炮结束后,放炮员必须对残药、残管进行收集,并将收集起的残药、残管清点后入箱保管,残管收集完毕之前,放炮员不得离开工作面。

图4 工作面炮眼布置图

表1 工作面炮眼参数

3 安全措施

3.1 顶板安全

大采高综放工作面过断层时要特别注意对顶板的管理，本次施工过程中采取的顶板安全管理措施有：

1）放炮前要对支架阀组手把、立柱及支架压力表等设备进行可靠的保护。

2）放炮后要对放炮地点的顶板加强支护,对失效损坏的立柱及阀组等设备及时修理或更换。

3）放炮前后开机时,刮板输送机司机先点两下刮板输送机,确认无人员在煤壁侧或刮板输送机完好后方可运行。

4）施工期间,每班安排专人对支架立柱进行补液,并建立支架补液台账,保证支架初撑力达标。

5）放炮时需采取铺网构顶措施进行临时支护,待放炮结束后撤除临时支护。

3.2 机电安全

为保障工作面机电设备的安全，制定以下安全措施：

1）采煤机停放处顶板必须完好,顶板破碎时,要采取护顶、护帮的措施。

2）零件和较大的组件在更换时,应小心地固定在起吊设备上,确保安全后进行更换。

3.3 避灾路线

当发生水灾事故时，直接处于灾区的人员应根据自己所处的位置，迅速撤到出水地点的巷道高处并设有退路的安全地点（不得进入盲巷），然后撤离危险区，避灾路线图如图5所示。

图5 避灾路线图

10-2011巷侧撤退路线：10-201工作面→10-2011巷→下组煤皮带巷→运输联巷→下组煤胶轮车辅助运输巷→2600信号站→大巷→地面

10-2012巷侧撤退路线：10-201工作面→10-2012巷→下组煤胶轮车辅助运输巷→2600信号站→大巷→地面

4 结 论

1）根据马兰矿10-201大采高工作面的地质条件，提出了10-201工作面过F19断层时的的的技术措施，包括调整采高和改变回采工艺；

2）结合过断层的具体技术措施，从顶板安全，防水等方面制定了施工安全措施，并制定了避灾路线，保障了10-201大采高工作面过断层的安全性。