浅析采煤作业连续掘进设备过断层技术

潘艳军 高恒 仇锐

摘   要：断层是因为岩层的受力到达相应的强度而出现的破裂表现，且断层会顺着断裂面出现移动的结构。存在的断层不但使岩层的完整性受到破坏，而且改变了开采工作面底板以及顶板压力的规律，从而增加了支护工作面的困难。为此，本文分析了采煤作业连续掘进遇断层的危害、过断层的技术方式以及需要注意的问题。并提出一系列做好掘进操作的安全措施，以期为类似研究提供一定指导。

关键词：采煤  连续掘进  过断层  技术

中图分类号：TD82                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0031-02

断层带煤岩构造较为破碎，断层破碎带较易形成于断层周围。通常来讲，断层构造岩带的强度仅仅是正常段的大概三成，以及断层交叉位置存在较大的密度，从而形成比较严重的破坏性。与此同时，断层周围的不稳定因素非常多，这非常不利于采煤作业连续掘进设备的操作。

1  采煤作业连续掘进遇断层的危害

1.1 冒顶或片帮情况形成于断层区域

冒顶、片帮事故最常出现在采矿过程中。而冒顶、片帮事故的因素在于岩石缺少稳定性，在比较大的地压向顶板或两帮传递的情况下，岩石受到破坏而导致。基于不断推进回采工作面与掘进作业的影响下，逐步增加了工作面空顶的面积，由于重新分布的应力，顶板、周帮矿岩会出现形变，这造成一些区域出现裂缝。由于破坏了顶板岩石的完整性，顶板下沉显著弯曲，逐步扩大裂缝。如果生产组织管理与技术的应用不适宜，那么较易冒落顶板矿岩。如此的冒落也属于经常见到的冒顶事故，如果巷道两边出现冒落，也就是形成了片帮。因为受到水平推力的制约，推垮型冒顶会造成工作面支架大量倾斜，从而导致冒顶事故。当采煤机到达断层破碎带进行连续采煤作业的情况下，会加重固有的业已破裂的顶板破碎情况，甚至导致冒顶或顶板离层的事故，这不利于顶板支护以及管理工作的开展。应当明确的是，较少存在大片的片帮以及冒落现象，倘若缺少实时的支护，那么破裂顶板的煤矿非常容易形成冒落现象。

1.2 瓦斯或透水情况形成于断层区域

断层这种地方能够导水且储存了地下水，因为断层破碎带的性质，所以基于采煤作业的制约，较易形成水灾。除此之外，倘若断层大部分的含水层跟形成的水力相关联的情况下，会使煤矿工作者的人身安全受到影响。断层交汇处以及尖灭端都高度集中应力，因此裂隙发育形成。如果采煤机在断层开展连续掘进作业的情况下缺少有效的管理，那么断层透水的现象非常容易形成。这样一来，断层会使煤层的完整性受到破坏，进而揉搓或挤压断层带，从而使构造煤形成，最终使煤体吸附的表面积增加，也随之增加了处于游离的瓦斯容积，从而导致瓦斯的大量聚集。

2  采煤作业连续掘进设备过断层的技术方式

一般来讲，倘若断层较为完整、厚度小、落差小，周围不存在瓦斯和水的影响，那么能够硬过断层。如果工作面在通过的情况下需要结合硬木柱支护断层附近的薄带;如果断层最小采高等于或大于机械滚筒的情况下，能够借助机采的方式过断层。煤层底板处在平整状态，断层带经过采煤机的情况下，为了减小生产的不利影响，务必确保机采超前三刀和炮采超前两刀循环进至步距操作。底板错到溜子之上的情况下，找工作面底板应用挑顶的方法。倘若断层顶板破碎且存在较大的落差，重新开眼或应用拱眼。除此之外，过断层的情况下应将弱变区消除，以大大降低端面冒顶事故出现率。不然，逆断层开采首先由上盘至下盘，且完成开采通过上盘到下盘的方式进行。

如果顶板岩层受到断层的破坏性，那么较易导致影响生产安全与伤害人身的冒顶现象。为此，在处理断层的情况下，务必牵涉到挑顶操作，应以安全与经济的角度结合适宜的方法处理断层落差。倘若采高小于断层落差，那么以断层为界限划分工作面，顺中巷掘进断层，从工作面下面输送上面的煤。若倾斜断层存在较大的落差，则停采断层侧。为了减小移动设备的困难，降低断层附近的采掘难度，需要通过新开切眼的一边回采，以使掘进量显著增加。若斜交断层的落差大，则应跳过断层掘切眼。针对断层两边和工作面间的三角煤，应借地势进行开采，以使煤炭回收率增加。具体来讲：一是当断层与真倾斜间为25°～40°的夹角时，顺着真倾斜走向推进，实现预留通道的缩短，以此充当安全出口;缩小工作面到10～20m的时候务必停采。二是断层与真倾斜为25°夹角的情况下，选用加楔子端进度及工作面长度，从而明确一系列工作面的进度。除此之外，結合传输机科学控制工作面的进度以及跟煤壁的间距，确保传输机可以直铺掘进。煤层厚度不大于落差的情况下，结合强化顶板的措施，顺利平推硬过断层。

3  采煤作业连续掘进设备过断层需要注意的问题

3.1 注重支护

避免冒顶是过断层过程中尤为关键的事项。为此，强化支护显得至关重要，这样可以很好地控制断层面顶板。务必注重工作面上下巷断层周围的支护工作，确保支护质量与数量。在需要的情况下，尤其是断层带顶板破碎，需要带压移架，从而降低因为移架导致的顶板破坏率。应对片帮严重的区域实施超前拉架，必要的情况下打单体柱控顶。

3.2 加速推进

加快推进工作面，则缩短显露煤壁的时间，从而降低顶板破碎程度，因此在确保设备具备稳定性能的条件下，加速推进速度非常关键。例如，在生产当中，实施浅割快跑、提升牵引速度、降低一次进刀量的方式，这样能够使顶板破碎的情况减少。

3.3 注重维护与管理设备

应有效控制工作面直度与平度。实现乳化液泵站压力与液压支架初撑力的提升，确保供液系统的完好性，注重管理工作面质量，对人的行为予以规范，防止操作的盲目性，像是支架倾斜歪倒、空间大难以接顶。注重定检与维护综采设备，确保设备的顺利运行，特别应超前备用易损和常用配件，确保工作面供应的及时性。

3.4 重视地下水以及其它影响因素

因为断层使岩体固有的坚固性与连续性受到破坏，所以岩体具备各种性质和大小的构造面，岩体的全部构造面和裂缝有助于储存与输送地下水。为此，工作面过断层的情况下务必重视断层受到水的影响问题。如果存在裂隙水，那么过断层前应明确裂隙水的水力联系性，实施相应的疏水和防水策略。当然，还应重视其它地质影响因素。

4  结语

综上所述，对于综采工作面过断层而言，其受到煤层倾角、断层岩石硬度、煤层厚度、综采工作面推进方向、综采设备最小工作高度、断层落差等因素的制约作用。为此，应根据各矿的现状，实施有针对性的过断层技术策略，进而尽可能地回收煤炭资源，最终实现工作面产量的增加与经济效益的提升。

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