综采工作面通过较大断层方法探讨

许锡军

（山西晋煤集团公司晋圣松峪煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 工程概况

松峪煤业有限公司XV1302 综采工作面为15号煤层首采工作面，工作面范围内煤层平均厚度2.6 m，煤层倾角3°～10°，采高为2.6 m，采用走向长壁后退式采煤法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。回采期间大小断层6 条，其中较为复杂的断层为FJ2 正断层，具体见图1。

图1 XV1302 工作面布置及构造位置

XV1302 综采工作面回风顺槽540 m 处揭露FJ2 正断层，落差12 m，倾角62°，断距12 m，见图2。该断层段巷道施工期间有顶板淋水，巷道顶部有黄泥浆流出。回风顺槽过断层段为全岩巷道，煤层位于巷道顶部，巷道用11#矿用工字钢密集棚支护，局部进行了喷浆处理，工字钢棚中部打有点柱加强支护。XV1302 工作面装备ZT16000/16/30 端头支架一组，ZZ8000/17/32 液压支架104 架，支架带有护帮板，有利于工作面过断层期间应对片帮、垮冒；安全阀设定压力为40.7 MPa，能够保证过断层期间的支护强度。过构造时超前支护20 m 范围内在原锚网支护基础上架π 型钢梁棚加强支护，即采用单体液压支柱加π 型钢梁进行加强支护，距工作面煤壁10 m 为一梁四柱，10～20 m 为一梁三柱，排距1 m。

图2 FJ2 断层剖面

根据FJ2 断层与工作面的位置关系，预计断层影响工作面的走向长度约65 m，倾向长度约61 m，工作面过断层期间需割底板（煤层在工作面顶部）由断层下盘过渡至断层上盘煤层中，割矸走向长度约40 m。

2 工作面过断层采取的工艺方案

1）工作面过构造时，加快机尾回采进度，对工作面进行调斜回采，快速通过断层。具体要求为：回采工作面到达断层边缘时开始调斜回采，加快回风顺槽回采速度，由机尾向机头按照90#架、60#架、30#架单向割煤，即机尾回采4 刀，机头回采1 刀，直到机尾超前机头6～8 m 时平推工作面回采。

2）工作面到达断层处时，对工作面支架全部进行调整，保证支架与刮板运输机垂直连接，避免出现挤架、咬架。对液压支架的供液管路进行全面检查，确保管路无跑、冒、滴、漏现象，保证支架初撑力不低于25.2 MPa。

3）工作面割矸回采段适当降低采高，以减少割矸量，根据支架技术参数，最低采高不得低于2.1 m，保证活柱伸出量不少于400 mm，以防止压死支架；加强刮板输送机弯曲段管理，弯曲段长度不得小于30 m，防止运输机运行阻力过大。

4）过断层期间，相邻支架之间高低错差不得超过侧护板的2/3，顶梁仰俯角不超过7°。留顶煤期间，要采取跟机移架措施，及时支护顶板，必要时上板木控制顶板，防止架间漏煤（矸）导致空顶。回风顺槽超前支护段的单体柱全部穿自制柱靴，柱靴规格为边长300 mm 的方形铁靴，柱靴处底板要平整，防止柱靴损坏。

5）过断层前，回风顺槽过断层段（变坡点以下）50 m 全部加强支护到位。棚距超过500 mm 的工字钢棚间按一梁四柱套工字钢梁+单体柱加强支护，在工字钢梁下用4 m 长圆木打两趟一梁四柱抬棚；同时，在工字钢棚下按柱距1 000 mm，排距1 100 mm支设4 排单体液压支柱加强支护，靠帮单体柱距帮200 mm；所有单体柱全面穿柱靴，并系防倒绳防倒。回采时端尾液压支架托木梁控制顶板，杜绝端头顶板漏冒现象发生。具体支护方式见图3。

图3 片帮漏顶段棚顶支护

6）加强回风顺槽超前支护段的顶板巡查，每班巡查不少于1 次。发现顶板开裂、单体柱穿底量超标（超过100 mm）时，必须及时采取缩小棚距、柱距措施加强支护；发现单体柱失压、漏液等现象时，必须查明原因，进行更换支护。对顶底板松软段必须加强巷道顶底板移近量观测，超过100 mm/m 时，必须采取缩小棚距、柱距措施加强支护。

7）顶板特别破碎、背板木无法控制，需要铺金属网时，首张网必须加板木固定，铺网范围两边必须超过顶板破碎段不少于3 个支架的长度，网片搭接宽度不少于200 mm，两个网边交错间隔100 mm连网；金属网下背板木防止坠包，板木间距不得超过600 mm。必要时，采取注浆加固方式加固顶板，保证巷道支护强度，减少工作面冒顶漏矸。

8）过构造放松动炮主要技术参数：松动爆破设计放一次炮割两刀煤（岩），炮眼深度1 400 mm，与煤壁夹角80°，孔径42 mm，间距800 mm，排距600 mm，底排炮眼距采面底板300 mm，正向装药，水泡泥封孔，黄泥封孔长度不小于500 mm；根据破岩厚度分别采用一排、二排、三排炮眼，“三花”、“五花”布置方式；原则上炮眼距煤层保持在300～500 mm，现场根据破岩厚度、岩石硬度等条件适当调整煤眼间排距，以确保破岩粒度适当，提高施工效率。

3 两巷超前支护参数

1）回风顺槽过构造段50 m 棚距超过500 mm的全部进行套棚(工字钢梁+单体柱)一梁四柱加强支护。在回风顺槽过构造段工字钢棚下两侧距帮500 mm 处各支设一排4 m 长圆木抬棚，一梁四柱，超前支护长度不小于30 m。

2）过断层前，回风顺槽过断层段在巷道工字钢棚梁下按一梁四柱加强支护。端尾采用双排密集柱切顶，末排柱与支架顶梁末端站齐，柱距300 mm；内排密集柱间距500 mm，与末排切顶柱排距600 mm（循环进度）；切顶柱至煤壁段单体柱间距小于1 000 mm，排距1 100 mm。

3）采煤机过机尾时，三角区超前回棚长度控制在800～1 000 mm 之间，巷道回采帮木抬棚由液压支架托梁支护，便于改移机道内单体柱。改支单体柱时，严格执行先支后回的原则，确保支护强度。网片起始和终止位置超过顶板破碎段长度不少于3个支架；网片下背木间距不超过600 mm。金属网架间连网不少于一道，以防止移架时金属网滑脱。

4）遇片帮漏顶处理顶板时支护标准：木梁抵紧煤壁，与支架前梁用40 t链连接牢固，处理顶板时金属网搭接宽度要保持在500 mm 以上，杜绝顶板持续漏冒；板木要分布均匀；冒落高度超过1 m 时，板木层数不得少于3 层；木梁靠煤壁端支设的单体柱，必须站在实底上，且有可靠的防倒措施；割煤（矸）时，单体柱超前3 m 进行改移，必须支设在采煤机运行区间以外，严防采煤机割倒单体柱；割煤移架后及时恢复煤壁侧单体柱支护。

4 效果总结

针对FJ2 近正交断层，采取“工作面提前调伪斜，使机头超前机尾，届时快速推机尾。视现场情况定，控制好机头的超前量，杜绝出现上窜下滑，并严格控制好支架的方向及架间间隙。推进过程中，工作面机尾段可能会出现煤层变软、片帮现象，对此采取‘浅截深、快拉架、速打护帮板’的方式，并对三角区采取挑木料支护的方式控制顶帮”的方法安全高效的通过了该构造区域，淘汰了“施工绕道甩断层”的方式，不仅缩短了施工时间，还节约了大量成本。