綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探索

朱世偉

【摘 ?要】煤炭資源由于受其分布特點(diǎn)制約，煤礦斷層現(xiàn)象屢見不鮮。當(dāng)煤炭的開采過(guò)程遇上斷層時(shí)，因綜采工作面受斷層影響，開采過(guò)程就變得極其不穩(wěn)定和復(fù)雜。為了解決煤礦斷層對(duì)煤炭開采進(jìn)度和生產(chǎn)效率的影響，綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)的探索和研究變得極其重要。

【關(guān)鍵詞】過(guò)斷層技術(shù);采煤技術(shù);綜采工作面;技術(shù)探索

1引言

煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的大宗性基礎(chǔ)能源之一。在煤礦資源的開采和挖掘過(guò)程中各類問(wèn)題層出不窮。煤炭斷層問(wèn)題作為其中一種常見問(wèn)題直接影響煤礦生產(chǎn)的進(jìn)度和安全。為解決煤礦斷層問(wèn)題，綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)在煤礦的實(shí)際開采過(guò)程中起著決定性的作用。本文將從綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)的基本定義、具體操作方法和改善途徑三方面進(jìn)行闡述，旨在探索綜采過(guò)程當(dāng)中過(guò)斷層采煤技術(shù)的發(fā)展。希望可為后續(xù)煤礦斷層開采工作提出一些可操作性建議。

2綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)的基本定義

由于煤礦資源在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演變過(guò)程當(dāng)中呈現(xiàn)多樣化的分布形態(tài)。而煤礦斷層的巖層中常常伴生水流、各類易燃?xì)怏w。例如，在煤炭的開采過(guò)程當(dāng)中瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生。此外，煤礦斷層的出現(xiàn)象征著煤礦巖層的穩(wěn)固性極其脆弱。因此在開采的過(guò)程當(dāng)中，若工作面支護(hù)不合理，煤礦將會(huì)出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。為解決煤礦斷層出現(xiàn)的一些列問(wèn)題，綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在過(guò)斷層開采技術(shù)中，跳采、調(diào)整采高、硬過(guò)斷層、綜合開采技術(shù)日趨成熟。煤礦開采工作面會(huì)根據(jù)斷層的煤質(zhì)特點(diǎn)、煤層厚度、周圍的物質(zhì)分布和存儲(chǔ)量大小等條件選擇合理的開采技術(shù)。

3綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)的具體方法

3.1挑頂起底法

挑頂起底法一般用于斷層較軟的巖層。在應(yīng)用的過(guò)程中挑頂起底法通常利用采煤機(jī)對(duì)于斷層周圍的巖石強(qiáng)行切割進(jìn)而達(dá)到過(guò)斷層的目的。比如，在開采過(guò)程中煤層厚度較小，液壓支架無(wú)法通過(guò)時(shí)。當(dāng)斷層巖層較軟，則可以采用挑頂起底法，借助采煤機(jī)滾筒完成斷層周邊巖層的切割。當(dāng)斷層巖層比較堅(jiān)硬，挑頂起底法無(wú)法應(yīng)用時(shí)則應(yīng)采取其他措施。

3.2割煤高度調(diào)整法

與挑頂起底法不同的是，割煤高度調(diào)整法通過(guò)調(diào)節(jié)割煤高度直接避開斷層。利用割煤高度調(diào)整法進(jìn)行綜采時(shí)必須要注意三個(gè)問(wèn)題。第一，綜采工作面和斷層走勢(shì)之間的夾角走向。利用測(cè)量技術(shù)對(duì)綜采工作面和斷層走勢(shì)之間的夾角進(jìn)行測(cè)量，一般合理的范圍在20°-30°之間。在了解夾角走勢(shì)的基礎(chǔ)上，將割煤高度進(jìn)行調(diào)整;第二，在過(guò)斷層時(shí)可以根據(jù)煤層的具體情況選擇留底和留頂兩種過(guò)斷層策略;第三，根據(jù)頂板最大沉降量、液壓支架最大下限高度和可伸縮量計(jì)算液壓支架的合理高度。割煤高度調(diào)整法僅適合斷層走勢(shì)和綜采工作面夾角在一定合理范圍之內(nèi)的開采，若煤礦斷層和開采工作面之間的夾角超出割煤高度調(diào)整法的應(yīng)用范圍，則要考慮采用其他方法。

3.3跳采法

跳采法是指在重新開挖一條新的采煤巷道，直接將原來(lái)的綜采工作面進(jìn)行整體或者局部搬遷處理。由于跳采法能夠繞開斷層，與其他兩種方法相比操作較為靈活。尤其是針對(duì)斷層較為嚴(yán)重的綜采工作面時(shí)，跳采法生產(chǎn)效率和安全系數(shù)較高。在跳采法的具體應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，如斷層和綜采工作面之間的高度落差大，無(wú)法利用挑頂起底法和割煤高度調(diào)整法時(shí)利用跳采法重新開挖一條新的巷道，將原來(lái)綜采工作面的部分采煤裝置進(jìn)行搬遷，進(jìn)而確保過(guò)斷層采煤的效率和安全性。跳采方法雖然較為靈活，在采煤工作面進(jìn)行搬遷之后，原有巷道的承重支護(hù)能力將會(huì)大大削弱。因此企業(yè)在采用跳采法進(jìn)行煤礦開采時(shí)，必須時(shí)刻關(guān)注巷道的支護(hù)情況和斷層的開采狀況。

3.4綜合方法

由于煤礦斷層的煤質(zhì)、分布、巖層厚度情況各不相同，單一的過(guò)斷層方法并不能解決綜采工作面過(guò)斷層的問(wèn)題。因此在綜采過(guò)程中，將各類開采方法綜合，利用綜合方法過(guò)斷層。在斷層出現(xiàn)后，若斷層巖層較軟，可利用挑頂起底法。若綜采工作面和煤層走勢(shì)夾角適合割煤高度調(diào)整法，則利用割煤高度調(diào)整法進(jìn)行過(guò)斷層。若工作面被斷層環(huán)繞，則可以直接利用跳采法進(jìn)行開采。綜合法根據(jù)煤礦斷層分布特點(diǎn)，在施工的過(guò)程中因地制宜，隨時(shí)調(diào)整過(guò)斷層方法，可以保證煤礦綜采順利進(jìn)行。

4綜采工作面過(guò)斷層采煤改善途徑

4.1做好支護(hù)工作

在煤礦的開采過(guò)程中，工作面的支護(hù)工作直接涉及煤礦生產(chǎn)的安全性和開采效率。因此必須加強(qiáng)斷層周圍綜采工作面的支護(hù)工作，進(jìn)而防止過(guò)斷層的過(guò)程中出現(xiàn)冒頂問(wèn)題。在開采巷道的工作面和斷層周圍的工作面進(jìn)行支護(hù)時(shí)，應(yīng)該反復(fù)測(cè)量巷道和斷層周圍的煤質(zhì)、煤層厚度、斷層走勢(shì)等數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算好支護(hù)數(shù)量和承重量。此外，在工作面的搭建過(guò)程當(dāng)中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖樣和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)而保證綜采工作的安全順利進(jìn)行。

4.2調(diào)整工作面和斷層角度

綜采工作面和斷層之間的角度決定了過(guò)斷層的方法，因此適時(shí)調(diào)整工作面和斷層走勢(shì)之間的夾角可確保綜采工作的推進(jìn)。通常為了降低斷層和工作面之間的交集面積，提高頂板的支撐能力，綜采工作面和斷層之間的夾角越大越好。一般來(lái)看，若頂板的支撐性能較差，則要求綜采工作面和斷層之間的夾角在30°—45°之間。和其他方法相比，調(diào)整工作面和斷層角度的綜采方法推進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此在實(shí)際的開采過(guò)程中應(yīng)根據(jù)斷層和工作面的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。

4.3處理斷層周圍巖石

斷層周邊巖石和巖層分布情況復(fù)雜，因此要提前處理斷層處的巖石。通常，當(dāng)巖石硬度系數(shù)小于4時(shí)，可直接進(jìn)行切割處理。當(dāng)硬度系數(shù)大于4時(shí)，則需要采用挑頂法或打眼放炮來(lái)進(jìn)行處理。煤礦斷層處巖石和物質(zhì)分布不一，在打眼放炮時(shí)不但要提高巷道的通風(fēng)，還要加強(qiáng)巷道和斷層的支護(hù)工作。比如，在斷層放炮時(shí)，炮眼位置、裝藥數(shù)量必須嚴(yán)格根據(jù)斷層結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的控制。在放炮過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)對(duì)液壓支架做好保護(hù)工作。避免因放炮過(guò)程中火藥和其他有害物質(zhì)對(duì)液壓支架表面鍍層的腐蝕。

4.4加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維護(hù)

除了基本的過(guò)斷層方法進(jìn)行改善之外，煤礦開采過(guò)程中設(shè)備的維護(hù)也至關(guān)重要。作為煤礦開采的核心動(dòng)力，機(jī)械設(shè)備是保證煤礦開采效率和安全性能的有效保障。在機(jī)械設(shè)備維護(hù)方面，除了定期的檢修和維護(hù)之外，日常維護(hù)也十分重要。在設(shè)備的使用過(guò)程當(dāng)中，技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)隨地的對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4.5提高工作面推進(jìn)速度

工作面的推進(jìn)速度直接影響煤礦的采煤效率和煤壁的暴露時(shí)間。工作面推進(jìn)的越快，煤壁和頂板的破壞程度越小。反之，煤壁和頂板暴露的風(fēng)險(xiǎn)就越大。因此在煤炭的開采過(guò)程當(dāng)中，合理的推進(jìn)工作面的運(yùn)行速度可以有效的提高開采過(guò)程中的安全性和生產(chǎn)效率。從成本層面上來(lái)講，合理的推進(jìn)工作面不但可以減少成本支出，還可以提高企業(yè)利潤(rùn)。

5結(jié)束語(yǔ)

煤礦資源由于其分布特性不一，斷層是煤礦開采過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)的應(yīng)用讓煤礦開采效率和安全性不斷提高。在實(shí)際開采過(guò)程當(dāng)中如何利用綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)，根據(jù)煤礦斷層情況實(shí)施因地制宜的過(guò)斷層方法顯得尤為重要。因此煤礦企業(yè)在利用綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)的各類方法時(shí)，必須根據(jù)斷層的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。在過(guò)斷層后，要對(duì)原有的開采巷道和過(guò)斷層工作過(guò)面進(jìn)行加護(hù)處理，避免發(fā)生危險(xiǎn)。綜上，綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)的合理應(yīng)用不僅可以提高煤炭的開采效率，還可以充分合理的開采煤礦資源。

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（作者單位：黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司新陸煤礦）