综采工作面过断层安全技术措施分析

陈 鹏 尚培久

（1.朔州职业技术学院，山西 朔州 036002；2.山西山阴芍药花煤业，山西 朔州 036900）

煤矿断层分布广，形态、类型繁多，规模大小不一。断层改变了煤岩层的埋藏条件，使煤岩层发生错断并发生显著位移。在煤矿采煤过程中经常会遇到断层 ,严重影响采煤工作面的正常生产和安全，造成煤炭资源的损失。根据断层的形态，制订符合矿井生产实际的过断层方案[1-5]，确保采煤工作面顺利通过断层具有现实意义。

1 概况

山西山阴芍药花煤业有限公司采用综合机械化采煤工艺，正在回采6 号煤层，厚度1.89～5.66 m，平均3.77 m，倾角2～4°，煤层结构简单。煤层基本顶为10.36 m 厚的粗砂岩，直接底为1.08 m 的泥岩。该面整体形态为单斜（近水平）构造，经工作面巷道实际揭露，小构造欠发育，发育有F1（落差3.5 m）、F2（落差2.5 m）、F3（落差2 m）断层。

6109 工作面回采期间机头处揭露的F1 断层，该断层为正断层，断层影响范围：走向20 m，倾角85°，对工作面回采影响较大。为了初采及正常回采期间安全、顺利完成过断层作业，需制订过断层施工方案。

2 施工方案

2.1 施工方法

（1）根据6109 工作面断层揭露的地质资料，采取挑顶飘底直接推过的方法过断层。在煤层部分采煤机回采割煤；岩体部分采取松动爆破后，煤机再割煤。过断层期间，严格控制采高，实煤区采高2.8～3. 0 m，矸石区采高2.4～2.6 m。煤机过断层时，应放慢速度，牵引速度严格控制在1.0 m/min 以内。煤机在溜尾方向割煤至矸石处后退采煤机，从溜尾侧向溜头方向放震动炮。

（2）炮眼一次全部施工完成，每10 m 进行分段爆破，爆破20 m 距离时进行煤机扫矸，退回采煤机继续进行分段爆破。断层的上盘和下盘相衬平，即断层带要割平、割齐，禁止留台阶、伞檐，每割一刀缓慢抬底100～150 mm 左右，减少采矸量，确保回采后全部进入实煤区，控制抬底、刹底量，工作面内刮板运输机控制倾角≯10°。

（3）加强煤质管理，爆破后大块矸石使用风镐或大锤进行破碎再进入转载机或在溜头移出刮板运输机靠帮码放。放炮期间采用挡皮快捷吊挂，在放炮区间支架前梁安装挂钩，放炮前挡皮放下，不用时平铺挂在顶梁上。

2.2 顶板管理

（1）加强两顺槽超前支护和工作面液压支架的二次注液，超前支护单体初撑力不小于6.5 MPa，端头支护单体初撑力不小于11.5 MPa，液压支架初撑力不小于24 MPa。工作面液压支架距端头支护棚的距离不大于0.5 m，顶板破碎时不大于0.3 m，工作面液压支架与顺槽支护棚要保持一致平，严禁出现落差。液压支架排成一条线，其偏差不得超过50 mm，中心距偏差不得超过100 mm。液压支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角7°。相邻液压支架不能有明显错差，液压支架不挤、不咬，架间空隙不超过200 mm。

（2）断层带应拉移超前架，使液压支架前梁抵到煤帮，并打出护帮板，保证端面距≤340 mm。液压支架的侧护板伸出，防止液压支架间窜煤矸。断层区域，放炮割煤后及时移超前架支护顶板。局部液压支架护顶不严处应使用半圆木接顶，接顶要均匀，接严接实。工作面过断层期间，断层面漏顶时可在支架顶板铺设金属网，半圆木托顶支护。

（3）下出口从端头支架前梁起往外布置。上出口从过渡支架前梁及切顶线往外各布置一排，超前煤壁5 m 范围增加一排超前支护棚加强支护。两顺槽打设2 排走向棚， DW3.5-250/100X 单体液压支柱配合HDJA-1000 铰接梁支护顶板。超高巷道采用Ф200 mm×1500 mm 的半圆木接顶，其初撑力不小于6.5 MPa。DW3.5-250/100X单体液压支柱配合“π”型或半圆木沿煤壁倾向打设支护棚，“一梁二柱”，或打设靠帮柱，棚梁间距不大于500 mm。

2.3 爆破施工

2.3.1 钻眼设备

采用中空六棱合金钢钻杆，长度2.0 m。钻头尺寸为Φ42 mm，数量不少于12 个。7655 型风动凿岩机钻5 台（其中2 台备用）。

2.3.2 爆破器材

选用2 级煤矿许用乳化炸药，炸药型号为Φ32 mm×200 g。选用毫秒延期电雷管，最长延期时间不超过130 ms。选用MFB-200 型发爆器。爆破母线选用长不少于120 m 的双芯阻燃专用放炮线。封孔材料使用水炮泥和黄泥，封孔时要求先封黄泥，再装1 块水泡泥，然后再用黄泥封实，无封泥、封泥不足或封泥不实的炮眼严禁爆破，严禁用煤粉、块状材料及其他可燃性材料作封孔材料。

2.3.3 炮眼布置及爆破参数技术要求

（1）炮眼布置方式可以根据现场实际情况采用单排眼或五花眼布置。炮眼布置图如图1、图2。炮眼说明见表1。

图1 单排眼布置图

图2 五花眼布置图

表1 炮眼说明表

（2）采用正向装药方式，每眼一个煤矿许用电雷管。采用串联联线方式，一次装药一次起爆。最小抵抗线不得小于0.3 m。每次放炮距离不超过10 m，最大装药量为27 kg，炮眼眼距、装药量根据现场实际情况调整，但必须符合6109 工作面供风量1260 m3/min，根据“风量不小于一次起爆炸药质量（单位：kg）的25 倍”等综合考虑，一次起爆炸药质量不超过30 kg。

（3）爆破前将巷道内人员全部撤到警戒线以外，警戒线为爆破地点向外转弯巷道75 m，直线巷道100 m，安排专人在有安全掩体的安全地点设置警戒线，除警戒人员外，其他人员在进风巷躲避。

3 结语

通过上述分析研究，6019 综采工作面过断层时，采取了挑顶飘底直接推进过断层的方式，并从加强煤质管理、加强支护、爆破施工等方面制定了详细的技术措施，保证了综采工作面安全、平稳有序通过断层，降低了生产成本，减少了危险事故的发生。