綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)分析與實(shí)踐

隨著礦井機(jī)械化程度的不斷提升，綜采工作面在煤礦中的應(yīng)用日益廣泛，同時(shí)由于我國(guó)煤炭賦存范圍比較廣泛，綜采面推進(jìn)時(shí)受到諸多地質(zhì)因素影響，其中斷層對(duì)綜采工作高效推進(jìn)有著顯著影響。斷層根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，分為正斷層以及逆斷層，當(dāng)回采工作面前方斷層落差加大時(shí)，回采面煤炭不連續(xù)，采煤工作面無(wú)法直接推進(jìn)，往往需要另掘切眼，搬家重新布置工作面；當(dāng)斷層落差較小時(shí)，回采面采煤機(jī)可以直接從斷層一盤(pán)推進(jìn)到另一盤(pán)，不要需再重新開(kāi)切眼。通常情況下，綜采工作面根據(jù)斷層的落差、性質(zhì)、煤層頂板巖性及破碎程度、煤層賦存條件等因素，可以采取調(diào)整回采高度、挑頂、起底、硬過(guò)或者跳采方式進(jìn)行過(guò)斷層工作。

1  工程背景

1.1  工作面概況

山西某礦回925綜采工作面已經(jīng)推進(jìn)至距離前方6號(hào)切眼210m，距離回風(fēng)口230m處，根據(jù)地測(cè)科前期地質(zhì)勘探資料，在工作面前方即將出現(xiàn)F7斷層（逆斷層），斷層參數(shù)為：196°∠26°H=3.3m，估算會(huì)對(duì)回采工作面走向50m，傾向50m范圍內(nèi)造成一定影響，為了確保綜采工作面順利、安全平穩(wěn)的推進(jìn)過(guò)F7斷層，需要對(duì)過(guò)斷層期間的技術(shù)要求以及采取的安全技術(shù)措施進(jìn)行分析研究。

925綜采工作面位于II采區(qū)，開(kāi)采9號(hào)煤層，煤層厚度在2.4~3.1m，平均厚度為2.72m，煤層傾角在14~20°，平均為18°，該綜采面地面位置是位于礦井工業(yè)廣場(chǎng)西南側(cè)，地表為采空塌陷區(qū)。回采面地面標(biāo)高為+680~720m，井下標(biāo)高為+120m~160m，回采面的東部是礦井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱，西邊為F8斷層，南側(cè)是原923回采面采空區(qū)，北側(cè)為未開(kāi)采的實(shí)體煤。9號(hào)煤層具體頂?shù)装鍘r性如表1所示，925綜采面的位置關(guān)系如圖1所示。

表1  9號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性

名稱(chēng)          巖性 厚度

老頂        中砂巖 12~23m

直接頂  泥巖 1.5~2.6m

直接底  泥巖 0.3~4.6m

老底       粉砂巖 4.5~7.8m

圖1  工作面位置情況

1.2  工作面地質(zhì)情況

925綜采工作面整體地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，均是在5m以下的中小型斷層，煤層起伏不明顯，回采巷道掘進(jìn)期間揭露的斷層參數(shù)如表2所示?，F(xiàn)階段，925綜采工作面開(kāi)采遇到的斷層為F7斷層，斷層傾向?yàn)?96°，傾角為26°，落差為3.3m。礦上通過(guò)對(duì)斷層分析，并結(jié)合以往過(guò)斷層經(jīng)驗(yàn)，決定采取以下過(guò)斷層措施：將回采面調(diào)斜，且回采面緊跟回采巷道進(jìn)行開(kāi)采，嚴(yán)格禁止出現(xiàn)較大的開(kāi)采起伏，回采面過(guò)斷層期間，上盤(pán)可以適當(dāng)?shù)钠鸬?、上盤(pán)可以進(jìn)行挑頂。

表2  斷層參數(shù)

名稱(chēng)          落差        傾角    性質(zhì)

DF12 0~12m         63 正

II9F8 2.1~4.2m 82 正

II9F3 3.5~4.1m 53 正

II9F5 2.8m         25 正

II9F3 1.5~3.1         12 正

II9F7 3.3m         26 逆

II9F1 2.6~4.7m         42 正

2  回采面過(guò)斷層技術(shù)措施要求

在925綜采工作面過(guò)斷層期間，為了保證回采工作的安全高效進(jìn)行，并結(jié)合925工作面具體地質(zhì)、布置情況，設(shè)定的具體技術(shù)要求為：

（1）925綜采面的開(kāi)采推進(jìn)應(yīng)緊跟回采巷道的布置掘進(jìn)，嚴(yán)禁出現(xiàn)較大的開(kāi)采落差，在過(guò)F7逆斷層上盤(pán)時(shí)可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行起底工作，在過(guò)上盤(pán)時(shí)可以進(jìn)行破頂工作，在回采面過(guò)斷層期間，嚴(yán)格對(duì)開(kāi)采的高度進(jìn)行控制，開(kāi)采高度最低不應(yīng)小于2.2m，最大不應(yīng)超過(guò)2.6m；

（2）F7斷層為8號(hào)煤層斷層，根據(jù)礦井地測(cè)科的地質(zhì)勘探資料，對(duì)9號(hào)煤層開(kāi)采造成的影響相對(duì)比8號(hào)煤層小的多。在過(guò)斷層期間，上盤(pán)范圍內(nèi)進(jìn)行上挑、下盤(pán)進(jìn)行起底。上挑以及起底工作應(yīng)當(dāng)逐步進(jìn)行推進(jìn)，一次上挑或者起底的深度不得大于200mm，以便確?；夭擅骓敗⒌装宓钠秸?，保證回采面設(shè)備運(yùn)行安全。

（3）在回采面布設(shè)液壓支架時(shí)，支架的機(jī)身應(yīng)與煤壁保持平直，支架的頂梁與煤層頂板接觸良好，液壓支架布置的最大仰斜角度不應(yīng)超過(guò)7°，相臨近的液壓支架不應(yīng)出現(xiàn)明顯的錯(cuò)臺(tái)或者錯(cuò)茬，支架不得出現(xiàn)咬架或者擠架，相鄰液壓支架的間距控制在200mm以?xún)?nèi)。若液壓支架出現(xiàn)歪架、吊斜、或者咬架征兆時(shí)，應(yīng)采取必要措施，及時(shí)對(duì)支架進(jìn)行處理，確保液壓支架的初撐力滿(mǎn)足設(shè)定要求，液壓支架的供液壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，供液管路不應(yīng)出現(xiàn)漏液情況，出現(xiàn)時(shí)及時(shí)對(duì)管路進(jìn)行更換。

（4）加強(qiáng)回采面過(guò)斷層期間的頂板管理，在移動(dòng)液壓支架過(guò)程中，必須堅(jiān)持帶壓移架，液壓支架頂梁必須與頂板有較好的接觸，出現(xiàn)頂板空頂時(shí)及時(shí)采用木板進(jìn)行填充，確保支架與頂板之間可以實(shí)現(xiàn)較好連接。帶壓移架后，支架的頂梁應(yīng)與頂板接觸良好，拉架工需要在本架移動(dòng)前進(jìn)行操作，在對(duì)支架進(jìn)行升架或者降架過(guò)程中，支架周邊應(yīng)嚴(yán)禁其他操作人員進(jìn)行施工。

（5）加強(qiáng)回采面過(guò)斷層期間礦壓的觀測(cè)工作，工作面液壓支架的初撐力不得小于25MPa，工作面回采巷道采用的單體液壓支柱應(yīng)做到正規(guī)有勁，支柱的初撐力不得小于70KN，且支柱上的防倒掛鉤鏈接良好，防止支柱出現(xiàn)傾倒情況。

（6）在過(guò)斷層期間，應(yīng)做好超前地質(zhì)勘探工作，采用物探超前，鉆探驗(yàn)證措施，對(duì)斷層附近的瓦斯、水文等情況進(jìn)行充分掌握，并嚴(yán)格準(zhǔn)守設(shè)計(jì)的過(guò)斷層期間鉆孔布置參數(shù)，進(jìn)行鉆孔施工，防止出現(xiàn)安全事故。

3  過(guò)斷層期間安全防護(hù)措施

（1）采煤機(jī)割煤期間，應(yīng)控制采煤機(jī)的推進(jìn)速度，控制在1.2m/min范圍一下，采煤機(jī)割煤速度過(guò)快極易造成采煤機(jī)截割部出現(xiàn)故障或者瓦斯涌出過(guò)大，同時(shí)應(yīng)采取措施防止出現(xiàn)矸石下落或飛濺傷人情況，確保采煤機(jī)內(nèi)、外噴霧降塵裝置、液壓支架?chē)婌F降塵裝置處于完好裝置，可以正常進(jìn)行使用。

（2）采煤機(jī)完成煤炭截割之后，液壓支架的前探梁以及護(hù)幫板應(yīng)及時(shí)的伸出，減少頂板的懸露時(shí)間，并對(duì)前方煤壁進(jìn)行支撐，降低煤壁出現(xiàn)片幫可能。在煤壁容易出現(xiàn)片幫或者頂板較為破碎的區(qū)域，應(yīng)采用超前移架措施，防止因?yàn)槠瑤驮斐身敯宄霈F(xiàn)漏頂。

（3）當(dāng)采煤機(jī)割煤后煤壁端面距離不超過(guò)340mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)將液壓支架的伸縮擋板，支撐煤壁，并采用竹笆，木板等將支架間進(jìn)行嚴(yán)密封堵，防止出現(xiàn)更大的煤壁片幫。

（4）加強(qiáng)過(guò)斷層期間瓦斯檢測(cè)，監(jiān)控，工作面出現(xiàn)瓦斯涌出異常或者瓦斯超限時(shí)，必須停止回采工作，將異常情況立即上報(bào)上級(jí)管理部門(mén)，待采取安全技術(shù)措施，確保沒(méi)有瓦斯隱患之后，才可以再次進(jìn)行回采工作，并加強(qiáng)對(duì)刮板輸送機(jī)后方浮煤的清理工作，確保回采面通風(fēng)，防止瓦斯超前情況發(fā)生。

（5）過(guò)斷層期間，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)回采前方水文地質(zhì)探測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)前方水文地質(zhì)存在異常情況，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)立即停止回采工作，將水文異常情況上報(bào)給上級(jí)管理部分，待采取相應(yīng)處理措施之后，再進(jìn)行回采。

4  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)嚴(yán)格的準(zhǔn)守925綜采工作面過(guò)F7逆斷層時(shí)設(shè)定的過(guò)斷層方式、過(guò)斷層技術(shù)措施以及安全防護(hù)措施，925綜采面安全高效的推進(jìn)過(guò)F7斷層，過(guò)斷層期間，每天保持5m的推進(jìn)速度，保證了礦井高效生產(chǎn)，也為其他礦井綜采工作面過(guò)類(lèi)似斷層提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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