贵州兴安煤业糯东煤矿 贵州省兴义市 561500
摘要：煤矿开采地质条件较为复杂，在实际开采的过程中，通常会遇到一些特殊的地质构造，而最常见的一种构造就是断层。因断层的存在，其周围煤岩体内部的物理性质会发生变化，例如常见的煤岩体粉碎等，同时也会导致瓦斯集聚，进而导致煤岩体产生自燃。此外，在施工阶段，如果不能对顶板实施有效的支护，极易导致顶板冒漏，发生安全生产事故。本文主要针对综采工作面过断层方法分析及安全措施进行简要分析。
关键词：综采工作面；过断层；方法；安全措施
1大采高综采技术的简要概述
众所周知，煤矿生产往往是在地下进行作业的，在进行煤矿开采作业时，地质危害会对煤炭开采进度造成十分重要的不良影响，断层就是常见的地质危害类型之一。断层是由于地壳岩层产生相对移动所形成的地质构造变化，其主要是因为岩层在不均匀应力的作用下产生破裂。在进行煤炭开采的可行性分析时，应当对断层的密度进行注重测量，一旦发生断层，会对工作面地板及頂板的压力规律造成影响，增大采煤工作的开展难度。面对这种情况，就必须使用大采高综采技术来进行过断层采煤，在开展工作面开采之后，随着断层情况不断变化，相应的煤质状况和整体煤层结构都会发生拜年话，一般情况下，采高越高，其冒落度随之逐渐增大，当出现采高过大的情况时，垮落的岩石无法填满采空区，会在岩层下方形成空间区，导致顶岩梁失衡，形成周期性压力。在进行实际作业时，经常会遇见数量和规模都比较大的小断层，这种情况的出现原因是煤层出现位置错乱，导致顶板冒落、端面距延长等现象。面对这些问题，可以通过合理结合锚索锚杆的方式来对工作面进行支护。通过大采高综采技术，可以有效地满足断层采煤工作要求，但目前的大采高综采应用中仍然有一些问题出现，影响到了技术的使用效果。
2工作面过断层概况
某村煤矿2101工作面走向长701.4m，可采长度621.4m，倾向长度245m，煤层平均厚度5.66m。2101工作面所用的采煤法为走向长壁后退式、低位放顶煤、全部垮落的综合机械化采煤方法。该工作面采高为（3.3±0.1）m，循环进尺0.8m，回采率93%。工作面顶底板岩性为：老顶为均厚3.85m中粒砂岩；直接顶为均厚3.14m粉砂岩；直接底为均厚1.33m中粒砂岩；老底为均厚1.33m粉砂岩。2101工作面存在FJ124、KF522个正断层，对回采作业有一定的影响。其中FJ124正断层走向71°，倾向341°，倾角70°，落差0.4~0.5m；KF52正断层走向166°，倾向76°，倾角75°，落差0~3m。
3断层产状判断
当矿井围岩受到较大的作用力时，若其受力超过可承受的强度时，围岩会产生各类变形，甚至会产生破裂。通常在破裂初期围岩大多为一些较小的裂痕，而伴随着作用力的逐步增大，围岩裂隙也会逐渐提升，开始产生裂面，当裂面的两盘岩体产生相对运动之后，就会逐渐产生断层，而根据其移动的方向不同，可将其产生的断层区分为逆断层和正断层2种。在实际开采过程中，若掘进揭露的断层差小于巷道的高度或者煤层的厚度时，对于这种未产生较大影响范围的，且断层落差较小的，可以基于断层两盘的移动情况来明确断层的类型。而在开采过程中，对于一些落差大于巷道高度断层，可以运用间接法和直接法对断层的结构进行判断。直接法指的是通过对一些断层面衍生出的结构进行分析来确定断层的构造。例如若断层面从上至下较光洁时，则可判断出断盘结构为由上而下型，若由上而下的断层面过于粗糙的时候，则可判断该结构属于由下而上型。另外，在判断断层结构的时候，可以依靠标志层来加以判断，在实际操作中，标志层可以选用某个煤岩体，之后再将煤岩层找出来，对断层的类型及产生的影响范围加以明确。间接法指的是利用作图、钻探等方式对断层状况进行判断，其中作图法主要是在图纸上将待揭示的断层状况进行详细地标注，再对其进行深入地研究；而对于钻探法来讲，关键是利用巷道顶板及底板打孔的形式，来进一步查清断层的实际状况；而反射波主要利用电磁波在各个煤岩体内所形成的频率与相位来分析判断断层的具体类型及产状。在实际开采过程中，技术人员应当基于矿井开采的实际生产条件及地质条件选择有效的方法，以判断断层产状。
4工作面过断层的方法
大量的实践证明，断层落差的大小对工作面过断层的难易起着重要的影响。通常在实际开采过程中，若断层落差较小，低于煤层厚度，且该工作区域内不存在地下水时，人们会选择炮采法来过断层，在直接过断层的时候，应当利用硬木柱进行支护，确保支护具备更高的稳定性。如果断层最小采高大于机器滚筒高度时，也可以选择机采法过断层。若断层带存在较高的采高，机器就能够正常通过，为了避免发生各种安全事故，炮采应超前2刀左右的刀距，机采应超前3刀左右的刀距。此外，在通过一些特殊断层时，若碰到顶板位于溜子下方的状况时，可以运用挑顶法进行工作；若碰到顶板位于溜子上方的状况时，可以利用拉底法开展工作。若断层处于工作面下方，可以在上方开展机采工作，而下方可以实施炮采工作，以促使其顺利通过断层。若断层位于工作面上方，可以在上部实施炮采，在下部开展机采，以促使工作面顺利过断层。另外，在实际开采过程中，若断层有着较大的落差，其顶板也较为破碎，可以重新开切眼，尽量避开异常区域，选择地质状况较好地带开展作业。当工作面采高小于断层落差时，可以将断层当作一个分界线，由中巷部位作为切入点来开采断层，从工作面下部生产煤炭。当断层属于落差较大倾斜断层时，可以由新切眼一端开始进行作业，这样在不动用任何设备的状况下就能够开展开采工作，从而使工作面的开采效率得以提升。在日常生产作业中，可运用以下2种方法开采工作面与断层两侧间的煤炭资源：
4.1真倾斜与断层间的夹角在25~40°之间时，相关作业人员应沿真倾斜走向来逐步推进工作面，同时应留设一通道，以供作业人员正常出入。
4.2当真倾斜与断层间的夹角<25°时，要想确保工作面始终为直线状，可根据楔子端的进度情况并充分结合工作面的长度情况，来确定工作面的具体位置。工作面过断层地带的实际开采剖面如图1所示。
图1工作面过断层的开采剖面
5工作面安全过断层技术措施
5.1防治好工作面水害及瓦斯灾害
在工作面生产中，水害是造成安全事故关键因素。尤其在过断层施工中，若不能较好地解决水害问题，生产及现场人员的安全将会受到极大威胁。而矿井的水文状况通常较为复杂，这就要求煤矿生产必须实施有效的工作面防水措施。首先设置好各种排水管道，保证排水工作的顺畅。其次各个操作班组都应当安排专人掌握水源状况，严格监控水情及瓦斯情况，充分考虑断层对水害程度的影响，且断层处极易造成瓦斯聚集。因此，在实际的工作中，操作人员应当严格监控水情及瓦斯状况，避免在无风、微风或者循环风的状态下工作，避免瓦斯超限，防止各种安全事故的产生，从而对水害及瓦斯危害进行有效地控制。
5.2管理好工作面顶板
应尽可能的减少顶板暴露时间，在实施开采作业之前，应当对工作面伸缩梁护顶结构进行认真检查，确保该结构能够及时伸出，同时准确及时撤出支架，保证该煤岩体的顶板完整，从而将工作面隐患加以消除。可以选择带压擦顶移架的形式来提升顶板的安全性。
5.3控制好割煤速度
在过断层施工中，对于断层处采高具有较高的要求，最理想的高度通常为2~2.2m，若采高过大，应当对割煤的速率加以有效控制。同时，采煤机司机还应当密切注意支护状况，一旦发现支护不稳固或者产生偏移，应当立即停止割煤操作，解决问题后再开始割煤操作，从而使采煤工作面顺利通过断层。
6结束语
综上所述，综采工作面在开采过程中最常出现的一种地质结构就是断层破碎带。若出现断层之后不能对其产状进行判断，所运用的过断层方法不具备合理性，也不具备有效的安全保护措施，极易产生安全隐患，严重地影响着矿井安全生产。
参考文献:
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[2]综放工作面过断层方案研究分析[J].张玉成.江西煤炭科技.2018(02)
[3]综放工作面过断层方案分析研究[J].张玉成.能源技术与管理.2018(03)
[4]矿井综采工作面过断层技术研究[J].陈兵.技术与市场.2018(08)
论文作者:姚国辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
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