煤矿井下采煤工作面过断层技术策略探析

煤矿井下采煤工作面过断层技术策略探析

菅利民

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摘要：断层是地质结构的基本构型之一，主要成因由地壳运动所引起，对井下采煤工作面的安全回采造成严重影响。常见问题包括：岩层结构破损、支护难度提升、支架倾斜、接顶困难、冒顶等隐患，严重时可导致整个工作面停产，进而危及井下作业人员的生命安全。由此可见，积极开展煤矿井下采煤工作面过断层技术研究，有助于降低断层对开采工作造成的影响，提高整体开采效率。

关键词：煤矿井下；采煤工作面；过断层技术

引言

在工作面井下开采过程中，各种类型的断层构造对煤矿开采带来了较大的负面影响，若断层高差相对较大，在布置工作面时，需要将断层构造绕开;若断层构造落差较小，可采取直接通过的方式。但对于一些工作面高差在2～5m的断层，若选择直接避开的方式，会损失较多的煤炭资源;若选择使用直接通过的方式，因为断层周边的煤体较为破碎，工作面整体推进较为困难，尤其是采高相对较大的工作面，对整个回采工作带来的影响相对较大。

1常见的工作面过断层的开采方案

工作面过断层的开采控制方案与断层落差数值密切相关。通常情况下，在作业过程中，若目标位置的断层落差幅度较低、小于煤层厚度，断层区域岩石坚硬，机组无法正常推进，且目标区域无积水时，常用方案为先放松动炮。若工作面与断层存在交叉时，则需先对断层影响范围内机道顶板进行支护处理，确保支护结构强度满足开采需求。针对结构复杂的特殊断层，应根据现场条件确定最佳施工方案。当顶板处于溜子上面时，则应使用破底法方案开展作业。当断层处于工作面底部时，可直接使用机组仰采方案，在底部使用放松动炮的方式进行过断层作业。如果在勘探中发现断层落差较大，同时顶板出现较大程度的破碎时，安全隐患增大，通过论证分析，确实难以通过该断层，则需再次开切眼，避开危险区域，从断层结构完整区域进行施工。

2工作面过断层采煤方法

2.1调整采高法

调整采高标准作为断层采掘技术中的一种，可以有效防止采煤作业中的故障，进一步提高采煤效率和施工队伍人身安全。由于采煤队技术采高较大，3.5~7.2m厚煤要一次性全部取下，需要相关工作人员能够将所获取的数据结果作为依据进行综合性考虑，在此基础上针对煤矿开采高度进行合理的调整。在穿越断层环节中，要结合实际情况挑选顶煤或底煤。穿过断层后，煤矿可以用采煤机逐步开挖。在断层落差不大的情况下，施工单位通常采用采高调整的方法掘出煤矿以确保安全。通过降低断层高度，可以顺利进行采煤，保证施工人员的安全。

2.2工作面松动爆破切割矸石

在通过断层区域时，不仅有煤体，还有着较多的矸石，采煤机在运行过程中，需要对矸石进行全面切割，若矸石整体强度较大，会对采煤机造成非常大的损害。所以，技术人员需要采取爆破预裂的方式对矸石进行破碎，然后选择采煤机截割的方式通过断层。

2.3实时监测与防治瓦斯

煤层内的瓦斯浓度与煤层埋深、煤层厚度密切相关。当目标区域出现断层时，煤层中聚集的瓦斯可能受压力差影响而出现扩散，使得瓦斯含量分布在断层的各个位置，导致开采过程中出现瓦斯集聚灾害。瓦斯是过断层作业的重大安全风险因素，在施工中，如果缺少相应的瓦斯治理方案，很可能在开采作业过程中出现严重的安全风险隐患。因此，在准备阶段中，需在断层揭露位置进行瓦斯监测，根据作业环境中瓦斯含量以及分布情况制定对应的治理措施及开采方案。当发现瓦斯分布异常情况，应在作业面开采过程中制定对应的优化方案。

2.4挑顶起底法

挑顶起底法的研究以及合理应用有利于实现该问题的有效避免，保证此环节工作开展的安全性，为后续相关工作的开展奠定坚实基础。由于岩石在顽固性方面的特点表现较为突出，所以需要施工人员加强采煤机的应用，高效开展顶板切割工作，以此来达到穿越断层目的。就当前阶段总体情况来看，为了规避交叉故障带来的风险，可以采用以下两种方式：第一，保证所选择的工作台面穿越断层前，直接底板要在一定程度小于穿越断层后的直接底板，主要目的是能够保证直接向前切割。第二，断层上下壁中间部位的煤层厚度，要在一定程度上保证水力支撑架的最小通过高度。

2.5合理调整割煤作业进度

由于断层区域地质环境复杂，周边煤层的稳定性较低，高强度、大功率作业可能触发断层周边顶底板围岩松动、破碎。因此，对过断层期间应做好采煤机、移架、推溜之间的协调配合。采煤机割煤速度正常情况下应保持在3~5m/min，如果在断层位置进行开采作业时，应保持整体割煤进度低于2m/min，以此减少采煤机对断层区域顶板岩石的结构扰动。根据现场条件，结合具体作业任务规划，采煤机司机在作业过程中应及时观察工作面及各个区域的支护质量以及作业通道情况，确保在通过断层区域的位置，作业面的顶板岩性结构稳定、支护质量可靠。

2.6跳采法

跳采法在断层采煤工作中的应用比较常见，通过跳采法在断层中形成相应的烟囱，在此基础上围绕巷道开展接下来的采煤操作。如果实际中的工作面被断层所包围，地势具有较高复杂性，那么通常需要探索新的途径进行河道开挖，在此过程中需要对开挖方向进行有效把控。煤层和断层之间应该保持平行，主要目的是为了更高效地绕过故障，为后续工作面的顺利打开提供有效保障。实际开采中，部分倾角断层存在较大落差，导致施工队伍面临停工。为了有效避免此类情况的发生，保证相关作业的持续稳定运行，可以合理并有效地应用跳采法。应用该方法进行开采过程中，还应该全面考虑地区断层是否会发生坍塌情况。相关施工单位应该派遣专门的技术人员时刻关注故障情况，以提升采煤区工作人员的安全性。

3煤工作面过断层的安全管理

在工作面通过断层时，技术人员在开展对应工作时应制定合适的安全管理方案。具体工作内容如下：第一，在工作面采掘作业过程中，施工班组应时刻注意工作面支柱结构是否处于稳定状态，应杜绝出现空顶冒进情况，确保工作面作业的安全性。第二，施工班组在作业过程中应遵守采掘施工安全条例，还应增设安全观察员，积极落实对作业面安全问题的管理工作。在作业过程中，安全观察员应该针对出现的破损、离层、松动等问题进行指导，积极制定对应的支护方案，为进一步提高支护作业的安全工作效率，在支护方案规划时应联合技术人员采掘班组共同参与设计。第三，作业过程中应严禁在浮煤及浮矸位置架设支柱，对于开采过程中过度磨损的光头柱、损坏柱、失效柱应尽早替换，提高支护结构稳定性。第四，作业过程中，如果出现各类突发性事故时，需首先撤出采掘施工人员，随后启动应急方案，针对遭遇的事故类型进行分析与数据收集，同时将详细情况进行上报，在确保安全后，再恢复作业。第五，在采掘工作面作业时，需积极开展机电设备管理，定期检查作业面的各类机械设备，确保其始终处于良好的作业状态，避免机电设备性能出现问题，影响采煤作业的顺利开展。

结束语

煤矿地理位置的复杂性决定了开采难度的高低。大采高综采工作面跨断层开采技术在煤矿工作中得到广泛应用。但由于断层的地质条件，实践中支护倾倒顶板的概率较高。通过对目前普遍采用的采煤方法进行分析，结合实际情况进行综合性考虑，提出针对性策略，对于断层采煤工作的高效开展来说具有非常积极的意义。

参考文献

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