中煤第一建设有限公司 河北省邯郸市 056000
摘要：本文通过某煤矿21204综采工作面回采的实践，并结合相关理论，分析了回采工作面在遇到断层时出现的困难问题，并制订出了切合实际的回采工作面过断层的方法。
关键词：综采工作面； 断层；顶板管理；防治水
引言：该矿井地质构造复杂，褶曲、断层等均较发育，给采矿工程带来很大的困难，造成工作面布置困难，煤炭回采率降低，吨煤成本增加，成为了影响矿井生产的主要地质因素。因此，根据断层参数确定合理的过断层工艺，能有效地控制工作面内设备的工作状态，从而保证工作面正常生产。
1.断层对综采工作面的影响
1.1影响综采工作面产量和推进速度
断层岩石影响的煤层最小厚度，支架最低高度与之有较大差距，支架和采煤机无法顺利能过，只有采用放小炮的方式，即工作面推至断层岩石处，采取人工打眼放炮崩落后采煤机再强制割断层岩石才可顺利通过，但此种爆破方法一次处理的进尺小，不能与工作面生产平行作业，影响工作面的推进速度。
1.2增加了工作设备的损害
断层岩石均为坚硬砂岩，对采煤机、破碎机、刮板输送机等机电设备损害较大。
1.3增加了工作面排水难度
过断层期间综采工作面采空水可能会出现台阶式增长，采空水将顺势而流至低洼处，造成积水；煤层顶底板较为破碎，顶板隔水层变薄，顶板水通过断层破碎带引发突水；回采速度较慢，增加了排水难度。
2.工作面概况
21204综采工作面位于某井田2-1煤二盘区中部，工作面长度320m，推进(暂定)长度4260m。工作面顶板标高+665－+678m。煤层倾角为-3－+3°，回采面积为136.32万m2，煤层平均厚度为2.73m，容重为1.31t/m3。根据21204工作面回采地质说明书可知，21204工作面回采期间会揭露7条断层，都为走向正断层，其中有5条落差在4米以上，对回采的影响较为明显，必须选择合适的过断层的方法。
以F29断层为例：21204综采工作面主运顺槽回采至735m时，在工作面123#支架处揭露F29断层。该断层为正断层，落差9.5m，倾角55°；随工作面推进逐渐变大，揭露全岩段最长100余米，给工作面回采增加了难度，推进约370m后，在主运巷出断。
3.工作面过断层方法
3.1预裂断层一般可用方法包括：巷道帮内直接打孔、扩帮后打孔、做工艺巷打孔、工作面内打孔。需根据不同的断层产状范围确定。F29断层采用工作面内打孔方式施工。（前期采用工作面深孔爆破结合短孔爆破的方法弱化断层岩石岩石，采煤机辅助破碎岩石，采用这种方法过程中发现深孔爆破费时费力，后来改用先施工2.5m短孔，再使用3.5m钎子进行套孔，岩石面全部用短孔爆破，此方法使用后爆破效果有所提高。）
3.2采取割顶、底板通过断层的方法，即工作面既破上盘顶板又破下盘底板的方法通过断层。
3.3过断层时，受断层影响区域适当降低工作面采高，达到2.7-2.9m左右。
3.4工作面揭露断层时，在断层面前后适当刹刀，让溜子平缓过渡，尽可能少破矸石，找到上、下盘煤层；距断层揭露还有5m时，工作面20#--120#开始适当刹刀，角度为3°（每刀能刹下40mm—50mm），揭露后，20#--50#架保持3°，50#--70#架刹刀角度调整为5°（每刀能刹下700mm-800mm），70#--100#架调整为7°，100#--110#保持5°，110#--120#保持3°，刹刀直至60#附近沿上盘底板割煤，同时120#架沿下盘底板割煤（预计20刀左右），然后将110#--120#沿下盘煤层推进，角度逐步变为抬刀3°（相对来说，断层的下盘沿3°抬升，上盘沿4°下降），保持此角度。
3.5揭露断层后，每推进20m，断层面往机头方向需增加两架范围进行抬底，相应的，在下盘沿底板回采的范围减少两架刹刀，沿底板正常推进。
3.6每周根据工作面实际情况绘制两张剖面图，与预想剖面图进行比对，分析发生的变化，及时调整措施。
3.7工作面每推进5m，在断层面周围探测顶、底煤，及时调整。
4.过断层技术要求
4.1机头至少10个架子坚持沿主运巷角度推进，与巷道顶板割平。
4.2工作面不能有明显洼窝，工作面推进速度慢，容易导致积水，积水排放不到位，会制约安全生产，尤其是距出断60m的范围，机头煤层底板等高线较主运巷低约4m—5m，如果跟进煤层容易导致淹面。
4.3工作面仰、俯角度控制在7°以内，便于顶板管理。
4.4相邻溜槽的垂直变化角度控制在3°以内，防止设备损坏。
4.5支架倾斜角度控制在15°以内，防止倒架。
4.6设备防护。过断层期间，应加强机电设备、液压设备检修，确保其处于良好状态。检修期间工作面所有运输设备必须打好闭锁，并在开关列车处将电停掉并锁好，挂好停电牌，且设专人看管。易损易坏的设备要及时更换，设备不得带病作业。液压系统确保完好，不得有跑、冒、滴、漏现象出现，若支架安全阀等其他构件损坏的必须及时更换，确保支架初撑力不低于25.2Mpa。煤机检修时必须将煤机停在顶板完好且仰采角度较小的地段，并且将护帮板及时打开，必要用适当高度的单体支柱配合直径不小于14cm长度适中的半圆木和金属网背帮。用双股8#铁丝将单体支柱规定在支架前梁上。
5.主要技术措施
5.1顶板管理
（1）过断层时采面顶板的层位控制。由于断层下盘顶板很破碎且落差大，因此不能沿下盘顶板回采。采取采煤机割煤时将断层揭露的断层上盘的板尖子割平。破上盘顶板和下盘底板回采的方式：上盘破顶板岩石最大厚度为3m；下盘破底板最大厚度为2.8 m。
注意事项：
一是加强顶板压力监控，通过矿山压力监测系统及时监测支架的初撑力和工作阻力，进行动态分析，掌握顶板应力规律；根据矿压显现，每班检查支架阻力、煤壁片帮情况、端面距、采高及端面顶板冒落情况，两巷检查包括超前支护质量、片帮、冒顶、离层和巷道锚杆、锚索变形、损坏、缺失及网片损坏现象等，并做好记录。
二是采煤机割煤时将断层揭露的断层上盘的板尖子割平，确保支架不出现较大错茬，在破顶底板矸子需要响震动炮时使用风锤打眼方式松动岩石，岩石厚度在0.5m以下时打一排炮眼，眼距0.5m，厚度在1m-1.5m时按三花眼布置，厚度在1.5m以上按五花眼布置；底眼、顶眼留有角度，以能够预裂采高范围内岩石为宜，底眼距溜槽沿300mm，顶眼距顶板200mm，每眼装药量不超过400克。
5.2加强支架稳定性
（1）及时调架。在受断层影响区域备用单体液压支柱，配合使用侧护板进行调架，保证支架处于合理的支护状态。
（2）保持正确伪倾斜，使输送机上下滑移量相互抵消，支架必须始终垂直输送机，并及时使用侧护板或单体柱对支架调整。
5.3防治水安全措施
（1）过断层时，回采后及时移架并升紧支架，以防顶板出水。
（2）过断层时，提前准备备用水泵，以满足断层淋水加大后的排水需求。
（3）回采过程中，发现煤壁潮湿、渗水等突水预兆时，应停止回采。伸出伸缩梁、打紧护帮板，探眼探水。探眼间距20m，深度不小于10m，确认无安全隐患后，方可进行回采。
（4）辅运巷3趟排水管路已投入使用。包括2躺Φ219管路（污水管路），1趟Φ325排水管路（清水管路）；主运巷2趟排水管路，包括1趟Φ219管路（污水管路），1趟Φ159管路（污水管路）；主回风巷3趟Φ219管路（污水管路）；工作面2趟Φ159管路（污水管路），从中部断开，分别向机头、机尾两个方向排水。揭露断层前，在工作面内在布置一趟Φ159管路（污水管路），从中间断开，分别向机头、机尾两个方向排水。
结束语
该采面所揭露的断层很特殊，不仅落差大、顶板破碎，而且影响范围大。加强顶板管理，大大减少了断裂带冒顶事故的发生，确保了采面安全生产；通过采用爆破弱化断层岩石岩层的方法，加快了推进速度，使工作面直接顺利通过F29断层。
参考文献：
［1］栗爱国.浅析综采工作面顶板控制与安全管理[J].能源与节能，2015（4）：67-69.
［2］安佰建.浅谈煤矿综采工作面顶板的管理[J].内蒙古煤炭经济，2016（14）：60-6
论文作者:范洪越
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/26
标签：断层论文; 工作面论文; 顶板论文; 管路论文; 支架论文; 底板论文; 岩石论文; 《防护工程》2018年第27期论文;