煤矿井下采煤工作面过断层技术要点

陈浩

（吉利百矿集团有限公司六龙煤矿，广西 百色 553400）

0 引言

断层作为特殊地质构造，在煤矿井下开采也经常遇到，若工作面在过断层时没有采取有效的措施和支护手段，将威胁到井下开采安全。因此，对工作面过断层工况，应根据工作面的实际情况，制定合理有效的过断层措施及相应的支护方法。

1 工作面基本情况

某工作面倾向、走向长分别为1100m 和150m，煤层平均厚度为6.3m，煤层赋存情况较好，层厚无明显变化。煤顶板以K4 粗砂岩为主，局部分布有砂质泥岩。运输顺槽采用矩形巷道，其掘进宽度、高度分别为4.8m和3.1m。断层走向、倾向分别为N10°E 和N80°W，倾角为60°，落差在3m 左右，掘进初期只发生淋水，但断层之前、之后一定范围内的顶板均较为破碎。断层富水性探孔施工情况如表1 所示，断层富水性探孔水样化验结果如表2 所示。

表1 断层富水性探孔施工情况

表2 断层富水性探孔水样化验结果

2 过断层技术要点

2.1 过断层措施

（1）在过断层过程中应遵循破顶不破底和护顶先护帮等基本原则，支架强度与刚度满足要求，且不能超过，杜绝托顶煤回采，当断层处于端头时需进行跟巷道回采。

（2）在过断层过程中需要以运输顺槽坡度等实际情况为依据挑顶，在为端头支护创造便利条件的同时，保证过断层之后可以立即跟上煤层底板，同时防止挑顶破岩过多。

（3）采煤机滚筒从断层破碎带范围通过后立即将前梁伸出，将支架移动到与采煤机后滚筒相距4～6 架的位置，当煤壁区片帮或断面距超出相关规定时，应在保持压力的情况下对超前架进行移动。当移架速度与采煤机的运行速度不相符时，要对采煤机的运行速度进行严格控制，并在必要的情况下停机，在停机以后，移架应立即跟上[1]。

（4）采煤机的操作人员需要对采高予以严格控制，保证采高始终处在支架有效支护范围之内，防止采高过高或支架压死，导致采煤机不能正常通过。

（5）断层影响范围内顶板破碎必须超前移支架，顶板落差顶空部位应使用木料连接密实，将支架顶梁升高至指定位置，并支撑牢固。

（6）做好支架日常维护工作，不允许支架自降现象的发生，在移架过程中应按照规程要求操作，尽可能减少降支架带压移架，在必要的情况下可借助千斤顶为移架提供辅助。

（7）在过断层的过程中，当岩石较为坚硬时禁止直接使用采煤机破岩，可通过放震动炮为开采提供辅助。

（8）当煤层的厚度明显变小时，应进行跟底坡顶回采，当顶板岩石较为坚硬时，禁止直接采用采煤机破顶，可通过放炮松动为开采提供助力。

（9）当发生局部掉顶的现象时，应立即停止运输机，将顶板接实以后才能继续割煤。

（10）若断层部位的顶板发生破碎可能产生冒顶，则可通过锚杆护帮逮顶，在生产时由于断层构造相对复杂给正常回采造成很大影响时，需根据具体情况采取合理有效的补充措施[2]。

2.2 过破碎带措施

（1）回采时应严格遵循破顶不破底的基本原则，在支架处于最大允许采高状态时，可以在预留底板的同时进行破顶回采。

（2）考虑到该工作面顶板以中砂岩为主，局部容易产生离层冒落问题，尤其是当每层交角较小时，极有可能发生顶板冒落，在回采时应及时完成带压移架，以保证支架自身支撑强度。

（3）如果工作面部分位置遇到褶曲，应伴随褶曲进行顶煤回采，并适当降低采高，将前梁与护帮板及时伸出。

（4）如果工作面部分位置遇到层理和节理相对发育的情况，应提高支架自身支撑强度，遍顶底板发生较大移近，并适当降低采高，将前梁与护帮板及时伸出。

（5）当发生其他情况时应根据现场实际回采情况制定有效的措施。

2.3 冒顶预防与处理措施

（1）增加支架的有效支护强度，使支架的初始支撑力达到24MPa 以上，使泵站可提供的压力达到30MPa以上[3]。

（2）对实际采高予以严格控制，一般不能超出支架自身允许采高。当顶板破碎时，采高应处在2.2～2.8m 范围内。

（3）使支架始终处在良好的支护状态，如果发生歪斜，应立即调整。

（4）当煤层较为松软时，可通过追机带压移架解决，端面距不能超过376mm。

（5）当顶板较为破碎，且煤壁产生片帮的现象时应做好超前移架，同时利用半圆木进行撅顶，并在必要的情况设置玻璃钢锚杆。

（6）当顶板冒落或煤壁片帮情况较为严重，采用以上方法无法有效支护时，应采取过顶的方法。

（7）工作人员进入现场进行敲帮问顶的过程中，工作面存在的所有采煤机与运输机都应停止运行，并指派专人看管。负责敲帮问顶的工作人员需手持专门的工具，并站在制定地点按照从上到下的顺序逐段检查，此时应有专人对顶板情况进行监护[4]。

（8）在过顶的过程中，工作人员不可从事无关操作。

（9）过顶应从顶板相对完整的部位入手，按照从上到下的顺序逐段实施。此外还要指派专人对顶板和煤壁实际情况进行观察，过顶人员要在可靠的掩护条件下进行工作，并确保退路始终处于畅通的状态。

2.4 支护措施

（1）在过断层施工中应按照相关规程提出的各项要求做好超前支护。

（2）支架的操作人员应按照相关规程执行各项操作。

（3）支架的内外部都应保持整洁，及时对杂物、浮煤和浮矸进行清理。

（4）在移架开始前清除所有可能对移架造成影响的障碍物，并对管路进行检查，防止被矸石埋压或挤卡。

（5）在移架过程中顶梁不可下降过多，通常以150～200mm 为宜。当顶板容易发生破碎时，可进行擦顶带压移架，此时的端面距不得超过376mm。相邻两个支架的高度差不能超过顶梁侧护板高度2/3，支架之间的空隙不能超过200mm。支架的顶梁和顶板应保持平行，仰俯角不超过7°。将支架移成直线后，其位置偏差不能超过50mm。支架中心距离的偏差不能超过±100mm，同时支架应与顶底板保持垂直，歪斜度不得超过±5°。

（6）在移架的过程中速度应尽可能快，并随时对支架进行调整，防止歪斜，支架间的空隙不能超过200mm，移架完成后应成一条直线[5]。

（7）移架过程中注意对管路与电缆进行观察和保护，避免挤压破坏或出现死弯。

（8）移架人员要站在架箱内进行操作，不可站在底座前或两个相邻的支架之间，以免前架拉超导致伤人。移架前方与下方都不能站人，并及时将侧护板伸出，避免支架间发生矸石掉落。

（9）经常对顶板的实际情况进行检查，支架和顶板之间的接触应达到严密，支架自身初始支撑力应达到24MPa 以上。

（10）支架操作结束后应将所有手把均调整至零位。

（11）经常对油管、接头及支柱进行检查，确认是否漏液，当发现问题时应立即检修，如果情况较为严重，应先进行可靠的临时支护。

（12）在处理漏液现象的过程中应将操作阀调整至零位，并将高压截止阀关闭，之后才能对液管进行插拔，U 型销不可使用铁丝代替。

（13）在管接头插拔与拆卸其他零部件的过程中，注意不可使用工具强行敲打。

（14）在对主阀和立柱进行更换的过程中，提前做好顶板支护，并用支撑柱或木料将支架的顶梁支撑稳固，之后即可开始降架。在完成降架并确认支柱没有问题后即可开始拆除主阀与立柱。

（15）支架无法拉动或升降时，应认真检查并确定原因，防止设备损坏。

（16）当端头支架处于运输机电机或减速箱旁边时，应进行邻架操作，以免端头支架发生回缩造成伤人事故。

（17）工作面不可空顶作业，接顶必须达到严密。

（18）对工作面的出口进行超前维护，当使用注浆方法时，注浆材料性能指标应符合表3 所示的要求。

表3 加固材料性能指标

2.5 其他安全技术

（1）断层面上下两盘应遵循不留顶煤和破碴的基本原则，使断层面能够平整过渡，避免支架脱开。另外，工作面不能忽高忽低，按照相关要求采高不能超过2.3～2.8m。

（2）通过带压移架实现有效的超前支护。

（3）始终坚持一步三调，相邻两个支架的错差不能超过顶梁侧护板2/3，确保始终处在良好的支护状态。

（4）以断层的大小与岩石软硬程度为依据确定适宜的施工方式。

（5）在打眼过程中要以岩层厚度为依据确定具体的炮眼布置形式。当破岩厚度在1.5m 以内时，应采用单排眼；当破岩厚度在1.5～2.5m 范围内时，应采用双排眼；当破岩厚度达到2.5m 以上时，应采用五花眼，在顶眼装1 卷药，在中、底眼装入2 卷药，装药后使用专门的炮泥进行封孔，封孔长度需达到500mm 以上，每次起爆数量不可超出6 个。

（6）爆破开始前做好支架各部位保护，并在前探梁的下方设置安全带，以免爆破产生的飞石造成破坏。在爆破完成后需要对电缆槽与支架中存在的石块杂物均清理干净，同时对周围20m 之内实施洒水降尘。

（7）当打眼和割煤需要平行作业时，割煤机组和打眼之间的距离应达到20m 以上，工作人员不可进入机道范围内。若必须进入机道，则需将输送机关闭。

（8）当需要在断层打眼时，应安排专门的人员进行，严格按照相关规定执行操作。

3 结语

综上所述，工作面过断层是煤矿井下开采常见工况，为保证工作面能够顺利过断层，防止安全事故的发生，需要在制定合理有效的过断层措施基础上，采取合理可行的支护措施。目前该工作面已经顺利从断层范围内通过，整个过程保持安全可靠，得益于以上各项措施及支护方法的应用，值得类似开采工作面参考借鉴。