综采工作面过断层安全技术措施应用

闫文杰

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，山西 大同 037100）

山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司303工作面位于井田22号盘区，东部为矿井东盘区未开采区域，南部为矿井南部边界，西部南盘区南延三条大巷，北部为211回采工作面。

303工作面设计走向长度为3 029 m，倾向长度为203m，工作面回采煤层为22号层，平均厚度为11m，平均倾角为4°，煤层结构复杂，有3~4层0.1~1.0 m的夹石，夹石总厚度为1.7 m，平均厚度为0.4 m。303工作面采用综合机械化回采工艺，截止目前工作面已回采1 500 m。

根据店坪煤矿地测科提供的资料显示，303工作面回采至1 515 m处将揭露一条贯穿工作面的F2断层，断层落差为2.4 m，倾角为54°，F2断层平面布置如图1所示。巷道掘进至1 495 m处进入断层应力破碎区，破碎区长度预计为45 m，工作面进入破碎区后顶板破碎严重，局部有冒落现象，导致工作面液压支架不接顶，断面距加大等，严重制约着工作面的安全高效回采。

图1 303工作面F2断层平面布置示意图

1 工作面过断层破碎带安全技术措施

1.1 过断层措施

1）根据地址资料显示，303工作面在过F2断层期间，由于煤层顶板为粗砂岩，粗砂岩具有较强的硬度，工作面在回采过程中为了避免液压支架及采煤机受到损害，主要采用'割底煤留顶煤'的工序向前推进。工作面在回采过程中要确保液压支架的初撑力达到标准要求，因此对顶板支护完成后还需对巷帮进行支护。

2）工作面在通过断层期间，还需结合巷道的煤质硬度、巷道坡度及落差等实际地质情况采用爆破法进行挑顶作业，且要保持0.5~1.1 m的挑顶高度。在挑顶作业时不仅需要考虑挑顶高度，以确保后期能够准确及时的跟上煤层顶板，还需做好端头的支护工作。

3）在采煤机滚筒通过巷道破碎带后要及时移架并将支架的前探梁打开，及时对煤壁进行支护，工作人员在移动支架时还要确保支架与采煤机后滚筒保持5架的距离。若支架无法跟上采煤机的割煤速度，需将采煤机的割煤速度降低；若工作面煤壁出现较大片帮或空顶时要及时带压移架，确保对工作面煤壁、顶板及时进行支护。

4）采煤机司机在割煤时要准确掌握滚筒的割煤高度，避免工作面支架被压死或空顶，确保工作面的一系列后续工序能够顺利开展。

5）若工作面在回采过程中出现顶板破碎的情况，在顶板破碎范围内要及时带压超前移架，在冒顶比较严重的位置采用人工支设假顶的方式来确保顶板的平整。如工作中出现大块较硬的矸石且阻碍采煤机通过时，可以采取爆破法来强行通过。

6）采取“跟底、破顶”的方式来通过工作面薄煤层，如发现工作面顶板岩石的硬度较大，不得强行使用滚筒对矸石进行切割，应采取爆破的方式来辅助。按照规程要求，每次爆破炮眼数量不得超过5个，装药量最大为300 g，炮眼深度根据岩石的大小而定，发现顶板出现空顶时需及时采取补顶措施。

7）当综采工作面回采期间出现顶板大面积冒顶时，可通过人工注浆及撞楔超前支护的方式来确保顶板的稳定性。

1.2 过破碎带措施

1）由于该工作面断层带存在以炭质泥岩为主的伪顶，这就会造成工作面在回采期间出现顶板垮落的情况，此时需采取带压移架的方式来确保工作面顶板不会冒落。

2）当综采工作面有褶曲构造时，采煤机司机要按照褶曲坚硬顶煤的走向调整滚筒角度，通过降低高度及时移架并打开前探梁的方式来通过褶曲构造带。

3）液压支架在通过断层区域时要确保每个支架的初撑力大于25 MPa，并确保泵站压力大于32 MPa，严格控制工作面的采高。

4）若综采工作面顶板煤质比较松软时，可以采取带压移架来快速进行推进，对于顶板破碎严重且煤壁出现片帮的区域，除采取带压超前移架的方式外，还可采用半圆木、锚杆、木垛对顶板进行支护。

5）如采用半圆木、锚杆、木垛等方式已经无法维护顶板的稳定性时，还可采取撞楔超前支护的方式进行支护，在工作面破碎区域垂直工作面方向施工一排钢针，之后在补打由工字钢梁组成的吊棚，并用三根锚索将吊棚紧紧的固定在顶板上，用背板填充吊棚与顶板之间的间隙，如有漏顶导致吊棚与顶板接触不严密时，还可采取注浆及铺设人工假顶的方式。

1.3 支护措施

1）支架在带压移架时需根据实际情况适当降低顶梁高度，并确保相邻两个支架的侧护板高度差小于2/3，避免支架发生倒架、咬架等情况。

2）工作面支架在快速跟进采煤机割煤速度时，还需对移架后的支架及时进行调整，确保相邻支架的间隙在0.2 m内，并保持所有支架在一条直线上，采煤机的割煤速度要与支架的前移速度同步。

3）为了保障支架工的生命安全，液压支架在前移时工作人员要站在架箱内，支架的前面、侧面及相邻支架之间严禁站人，液压支架在移动后要及时将侧护板打开，避免顶板煤块掉落。

4）液压支架移动后要对支架与顶板的接触情况进行观察，确保每个液压支架与顶板接触严密且达到要求的初撑力，及时检查支架液压系统的完好性。

5）一旦发现支架密封圈或高压胶管有漏液的情况时，必须将高压截止阀关闭并将操作阀打至零位后方可更换。

6）对于需要更换立柱的液压支架需对其支架顶板进行观察，在确保顶板完好的情况下使用单体支柱将顶梁支撑好后再降架。

7）如工作面断层带的煤壁出现较大片帮时，可以采取降低滚筒的高度并及时移架的方式推进。

8）综采工作面的头、尾端要采用单体支柱进行支护，具体的支护范围从工作面切顶线至煤壁线往外100 m，并确保每个单体支柱的初撑力达到标准要求，如工作面两个端口出现漏顶或破碎时，需采取人工架设工字钢棚的方式对顶板进行支护，并用水泥背板填充钢棚与煤壁的间隙。

2 结语

综采工作面在正常回采期间如遇到顶板破碎的情况时，要采取合理有效的措施来避免工作面发生咬架、倒架、漏顶、采煤机无法推进等事故。302工作面在过F2断层期间通过采取合理有效的技术措施后，工作面在后期过断层期间未出现煤壁片帮、顶板破碎情况，顶板最大端面距控制在0.4 m以下，保证了工作面安全高效回采，取得了显著应用成效。