綜采工作面過斷層安全技術(shù)措施的應(yīng)用

許海明

（山西高平科興游仙山煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048400）

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2019.06.63

收稿日期：2019- 09- 15

作者簡(jiǎn)介：許海明（1974—），男，畢業(yè)于武漢理工大學(xué)采礦工程，本科，工程師，現(xiàn)任山西高平科興游仙山煤業(yè)有限公司副經(jīng)理，從事煤礦安全生產(chǎn)管理工作。

綜采工作面在回采期間經(jīng)過斷層帶時(shí)受到地質(zhì)構(gòu)造、采動(dòng)壓力及頂板壓力的作用，常常出現(xiàn)斷層帶頂板大面積破碎，隨著工作面回采至斷層帶內(nèi)，頂板破碎情況更加嚴(yán)重，一旦頂板大面積破碎，周圍頂板會(huì)形成圍巖松動(dòng)圈，局部破碎區(qū)域內(nèi)的巖石膠結(jié)性迅速下降，頂板會(huì)大面積垮落，由于受頂板壓力作用，煤柱煤壁會(huì)出現(xiàn)片幫，工作面在回采過程中支架移架難度較大，如果支架不能及時(shí)對(duì)破碎區(qū)域進(jìn)行支護(hù)，很容易發(fā)生頂板下沉事故[1]。山西高平科興游仙山煤礦針對(duì)工作面斷層帶的特點(diǎn)，特制定以下措施來控制頂板。

1 概述

山西高平科興游仙山煤業(yè)有限公司15206 綜采工作面位于井田二采區(qū)，工作面北部為15207 工作面，南部為12505 工作面，東至工作面切眼，西至采區(qū)大巷，如圖1 所示。

圖1 15206 綜采工作面平面布置示意圖

15206 工作面可采長(zhǎng)度為872 m，工作面長(zhǎng)度為154 m，工作面回采煤層為15 號(hào)層，平均厚度為2.4 m，工作面無偽頂，直接頂主要以泥巖及砂巖混合巖層為主，平均厚度為2.6 m，基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為8.4 m，工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截止目前工作面已回采520 m。

2 工作面地質(zhì)構(gòu)造及回采技術(shù)難題

2.1 15206 工作面地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)15206 工作面的地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)15206 工作面揭露2 條斷層（F1-F2），在里程1 500 m處有一個(gè)寬為0.50～2.40 m 的火成巖墻，其中F1 斷層落差為1 m，傾角為55°，從回風(fēng)巷300 m～350 m，對(duì)工作面正常推進(jìn)影響不大，但F2 斷層落差為3 m，傾角為65°，從運(yùn)輸巷800 m～950 m，工作面順利通過難度較大[2]。

2.2 回采技術(shù)難題

1）在綜采工作面回采至800 m 處，工作人員采用帶壓擦頂法通過斷層帶，在移架過程中由于傾角較大及頂板破碎嚴(yán)重，支架移架非常困難，當(dāng)工作面回采至斷層帶內(nèi)，綜采工作面頂部出現(xiàn)大面積脫落，頂板出現(xiàn)嚴(yán)重的冒頂現(xiàn)象，工作人員維護(hù)頂板難度較大。

2）由于F4 斷層落差為3 m，傾角為85°，工作面地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)嚴(yán)重影響工作面的正常推進(jìn)，技術(shù)人員通過對(duì)斷層帶地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)主要存下以下困難：工作面在揭露F4 斷層后，頂板破碎及煤壁片幫現(xiàn)象嚴(yán)重，而工作面傾角過大，這些都造成支架對(duì)工作面頂板控制難度加大；在工作面頭、尾巷超前端頭支架支撐壓力大，煤柱受頂板壓力支撐能力下降，回風(fēng)巷已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重變形，工作面甚至出現(xiàn)“合口”現(xiàn)象；由于頂板壓力過大、破碎嚴(yán)重，工作面頂板膠結(jié)性下降，端面距加大，支架對(duì)煤壁及頂板無法控制。

3 頂板控制措施研究

3.1 斷層破碎區(qū)域頂板控制措施

1）工作面在正常推進(jìn)經(jīng)過斷層帶后，根據(jù)頂板情況適當(dāng)?shù)目s短采煤機(jī)切割深度，由原來的的0.8 m/刀縮短到0.4 m/刀，采煤機(jī)割煤時(shí)必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)對(duì)工作面進(jìn)行留底，確保支架在推移過程中不會(huì)陷底，支架在推進(jìn)過程中要保持帶壓擦頂移架。

2）由于工作面在進(jìn)入斷層帶后頂板破碎嚴(yán)重，支架壓力較大，為了能夠確保支架正常推進(jìn)，維護(hù)頂板的穩(wěn)定性，工作人員對(duì)工作面頂板進(jìn)行臨時(shí)控制，技術(shù)人員采用支架托梁法對(duì)工作面頂板進(jìn)行控制。首先在相鄰三個(gè)支架前施工三根長(zhǎng)度為6 m 工字鋼梁，支架在推移過程中要保證支架與鋼梁接觸嚴(yán)密后再進(jìn)行推進(jìn)，該措施不僅能夠大大提高支架的前移速度，還能夠保證在推進(jìn)過程中頂板不會(huì)支架砸壞支架頂梁。

3）在工作面在進(jìn)入斷層帶900 m 處后頂板破碎更加嚴(yán)重，支架壓力更加大，為了能夠確保支架正常推進(jìn)，維護(hù)頂板的穩(wěn)定性，工作人員對(duì)工作面頂板空頂處進(jìn)行超前支護(hù)，技術(shù)人員采用掏槽插梁法對(duì)工作面頂板空頂進(jìn)行控制。首先工作人員在相鄰三個(gè)支架煤壁側(cè)頂部施工一排槽窩，然后將長(zhǎng)度為3.5 m鋼梁一端與支架頂梁搭接，另一端插入槽窩，該措施不僅能夠大大提高支架的前移速度，還能夠保證在推進(jìn)過程中頂板不會(huì)出現(xiàn)大面積垮落[3-4]。

3.2 斷層帶處頂板控制措施

1）由于15206 工作面F4 斷層帶的落差為3 m，傾角為65°，支架采用帶壓擦頂法推進(jìn)難度較大，頂煤破碎嚴(yán)重、工作面傾角大、推進(jìn)速度緩慢以及對(duì)設(shè)備的磨損程度大，這些都是工作面存在的問題。技術(shù)人員采用俯斜回采法，采煤機(jī)在割煤要預(yù)留頂煤，頂煤的厚度控制在1.0～2.0 m 之間，之后在頂煤處注射馬麗散，待頂煤穩(wěn)定后再帶壓擦頂移架[5]。

2）由于回風(fēng)巷頂板破碎嚴(yán)重，原巷道的錨桿、錨索已經(jīng)不能維持頂板穩(wěn)定，部分區(qū)域出現(xiàn)“合口”現(xiàn)象，針對(duì)這種情況，工作人員對(duì)巷道頂板進(jìn)行超前臨時(shí)支護(hù)，技術(shù)人員通過研究采用組合錨索+架棚聯(lián)合方法對(duì)“合口”處的頂板進(jìn)行超前支護(hù)，超前支護(hù)每組采用3 根10 m 的錨索及0.8 m×0.8 m 鋼托板，鋼棚的間距控制在0.5 m，由高錳鋼材質(zhì)的工字鋼梁組成。

4 結(jié)語(yǔ)

截止2019 年5 月21 日15206 工作面已回采完畢，通過觀察發(fā)現(xiàn)，對(duì)斷層帶頂板采取聯(lián)合控制措施后，工作面過斷層期間未出現(xiàn)頂板冒落現(xiàn)象，頂板離層、下沉現(xiàn)象得到有效控制，工作面過斷層期間平均回采速度達(dá)4.2 m/d，不僅提高了工作面回采效率，而且保證了工作面安全快速過斷層破碎帶，具有顯著的應(yīng)用效果。