張冠亞

(霍州煤電集團 辛置煤礦，山西 霍州 031412)

工作面的開采極易受到地質(zhì)條件的影響，其中斷層的存在給工作面正常開采帶來了巨大的困難，而選擇合適的過斷層方法對于綜采工作面過斷層顯得尤為重要[1]。目前，國內(nèi)綜采工作面過斷層的常見方法主要有跳采法[2]、調(diào)整割煤高度法以及綜合方法等[3]。本文以辛置煤礦為工程背景，提出了采用兩種過斷層方法相結(jié)合的綜合方法通過斷層帶，并在過斷層期間采取了有效的安全技術(shù)措施[4]，避免了工作面過斷層期間的各種安全隱患，保證了工作面開采的正常進行[5]。

1 工作面地質(zhì)條件

辛置煤礦2-216工作面所采2號煤層位于二疊系下統(tǒng)山西組，煤層穩(wěn)定可采，結(jié)構(gòu)復雜，含兩層夾矸，為低硫肥煤。煤層平均厚度為6.0 m，煤層傾角5～10°，地面標高+628～+716 m，工作面標高+208～+228 m。2-216工作面內(nèi)煤層整體為單斜構(gòu)造，東北高西南低，工作面煤層整體坡度較小，煤層傾角平均5°，回采范圍內(nèi)構(gòu)造較簡單，巷道掘進期間在切巷27號點前7m揭露1條正斷層，傾向107°，傾角50°，落差為6.2 m。對工作面正常開采造成影響。

2 綜采工作面過斷層技術(shù)

2.1 過斷層方法選擇

針對2-216綜采工作面遇斷層情況，決定采用挑頂起底法和調(diào)整割煤高度法相結(jié)合的綜合方法通過斷層帶。挑頂起底法是采用采煤機挑頂或挖底，截割圍巖強行通過斷層；調(diào)整割煤高度法是通過預測工作面距斷層前方所需要的過渡段，通過時改變割煤高度來過斷層，通過后逐步恢復原采高。表1為斷層帶區(qū)域煤層頂?shù)装迩闆r。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

2.2 綜采過斷層工藝技術(shù)

在工作面開采的初期，當起坡角大于3°時宜采用斷層坡度調(diào)整法，起始位置位于距離運輸口68 m處，需要調(diào)整的傾向長度為60 m，需要調(diào)整的液壓支架范圍為38～72號，此時工作面的采高為3.8 m，當機頭到達斷層區(qū)域時，斷層帶到機尾的采高為4 m。

1) 調(diào)整頂?shù)叮喝鐖D1所示，對于變坡點1號和2號位置，在1號位置抬滾筒，2號位置降滾筒，其幅度控制在0.01 m以內(nèi)。過渡時頂?shù)兜淖邉莺晚敯遐厔荼３忠恢?，平穩(wěn)而緩慢地推進。

圖1 過斷層坡度調(diào)整方法示意

2) 調(diào)整底刀：當采煤機正向牽引時，對于1號位置，選用的過渡斜長為7～10 m，調(diào)整角度選取2°，抬刀幅度為0.35 m，可分為多次調(diào)整；當采煤機從機尾向機頭牽引時，應反向調(diào)整變坡點1。對于2號位置，要預留出0.2～0.3 m的底煤厚度。隨著工作面的推進，斷層的傾角、落差減小，起坡點距運輸口的間距為142 m，需要調(diào)整的傾向長度為40 m，需要調(diào)整的液壓支架范圍為88～110號，此時采高為4 m，當機頭到達斷層區(qū)域時，斷層帶到機尾的采煤高度為4.5 m。

3 其他相關(guān)安全技術(shù)措施

2-216工作面推進到斷層區(qū)域附近時，工作面圍巖的穩(wěn)定性大大降低，如果得不到有效控制，極易造成冒頂，推進速度一度停滯，在采用挑頂起底法和調(diào)整割煤高度法相結(jié)合的綜合方法基礎(chǔ)上，還采取了以下相關(guān)安全技術(shù)措施順利通過了斷層破碎帶。

1) 提高液壓支架的初撐力。初撐力的提高有利于支架的頂部和頂板緊密貼合，充分利用液壓支架的支撐性能，能夠更好地維持工作面頂板的穩(wěn)定性，同時能夠有效避免來壓時支架壓力的突然增大。2-216工作面選用ZY15 000 /33 /72D型液壓支架。初采時，測得工作阻力在11 000～12 000 kN水平，支架阻力的富余系數(shù)比較大，將支架循環(huán)末阻力增加至15 000～16 000 kN，并在斷層的兩側(cè)堆砌木垛分擔頂板作用于煤壁之上的載荷，有效限制了頂板下沉。

2) 降低采高，增加護幫高度。當工作面推進至斷層區(qū)域時，將采高降低至3.5 m，減少割巖量，留下底煤，如圖2所示。減小使煤壁保持穩(wěn)定所需的最小水平支護力；充分利用ZY15 000 /33 /72D型液壓支架的三級護幫結(jié)構(gòu)。液壓支架的最大護幫高度可達3.65 m，水平支護力最大可達500 kN。

圖2 降低采高過斷層示意

3) 煤壁注漿。注漿孔布置如圖2所示，沿工作面的傾斜方向孔間距為8 m，距離頂板1.5 m位置處，根據(jù)2-216工作面現(xiàn)場實測破壞范圍，確定孔深為10 m，孔徑42 mm，鉆孔仰角10°，注漿壓力3 MPa。根據(jù)漿液漏失量及注漿的總量確定封孔的最佳時間。注漿過程中，由于注漿孔距離底板的距離較遠，需設(shè)置注漿架來穩(wěn)固注漿系統(tǒng)，并在支架護幫板之間設(shè)置鋼絲網(wǎng)防止煤壁的大片垮落，保護注漿工作人員的安全。

通過對煤壁注漿后取樣確定實際漿液擴散范圍約4 m，煤壁的穩(wěn)定性得到大大加強。對比注漿前、后相同時間間隔內(nèi)煤壁片幫深度、高度的變化，注漿后煤壁片幫深度和高度大大降低，發(fā)生片幫的頻率大幅減小，大范圍煤體片幫現(xiàn)象基本不再發(fā)生，工作面推進速度、采煤效率得到有效保障，保證了工作面安全高效的推進。

4 結(jié) 語

1) 根據(jù)辛置煤礦2-216工作面的實際情況，選用了挑頂起底法和調(diào)整割煤高度法相結(jié)合的綜合方法過斷層。

2) 根據(jù)工作面過斷層期間煤巖頂板和圍巖的垂直應力分布和位移規(guī)律，采取了提高液壓支架的初撐力、降低采高、煤壁注漿等安全技術(shù)措施，保證了綜采工作面過斷層期間的安全高效。