-综采工作面过断层技术研究与分析

-综采工作面过断层技术研究与分析

张莹

中煤新集刘庄矿业有限公司 安徽 颍上 236200                        

摘要：在煤矿开采过程中，经常会出现地质条件复杂、断层带顶板石块破碎、导水裂隙超前等问题，严重影响煤矿安全。文章介绍了我国综采综采工作面过断层技术方法，分析了每种方法的技术特点，总结了综采工作面过断层技术应注意的问题。

关键词：综采面；过断层；分析

断层作为一种煤矿开采过程中常见的地质构造，给煤矿的正常生产造成了一定的影响。在断层破碎带附近，煤层顶板的破碎度增加、煤层厚度发生变化、煤层顶底板出现不平行现象，在工作面过断层时易造成支架倾斜，使支架的实际支护能力降低。经过多年的研究与总结，国内已经形成了几种行之有效的综采面过断层的方法，为煤矿安全生产提供了技术保证。

1  国内综采面过断层的技术现状

在工作面回采过程中经常遇到断层，影响矿井正常的回采接续。为保证采煤工作面安全高效生产、减少工作面搬家次数，综采面多采用过断层连续回采，以保证矿井正常生产接续。

目前国内常用的过断层的方法主要有：调斜工作面法、采煤机强行截割围岩法、调整采高法、放松动炮挑顶起底法、跳采法、断层探巷法、综合法等，也可使用化学加固法加固顶板。

不论采用哪种过断层方法，断层仍严重制约着综采工作面和矿井产量，给现场管理带来许多安全隐患，同时也会造成设备损坏严重、施工质量差、煤炭质量下降、全员工效降低等。

2  综采工作面过断层技术方法分析

过断层的2个重要参数：一是断层上下盘顶底板之间的煤层高度。过断层的难易程度与该煤层高度的关系较大，煤层高度越大，过断层越容易；反之，则比较困难。二是设备允许最小煤层厚度。一般来说，设备允许最小煤层厚度越小，过断层越容易；反之越困难。

设备允许最小煤层厚度的确定：取采煤机滚筒直径、采煤机机身高度加机身采空区侧支架顶梁厚度以及支架最低支护高度加300mm中的最大值。

综采面通过断层方法的选择，取决于断层的落差、煤层的厚度、综采设备的最小工作高度、断层处的岩石硬度、综采面推进的方向、煤层的倾角、煤层的断失方向及断层与工作面的交角等因素[1]。

当断层落差小于煤层厚度和综采设备允许的最小煤层厚度之差，综采工作面过断层时，除加强工作面支护外不必采取其他技术措施；而当断层落差大于煤层厚度，核算采煤机强行截割围岩法不经济时，一般是另掘开切眼，工作面进行小搬家，如果断层距盘区边界或工作面停采线不远时，综采工作面就直接躲过断层，剩余煤炭可布置炮采工作面回收。当断层落差较大且工作面又必须通过时，可采用如下几种方法：

（1）调斜工作面法

当断层落差大于或等于采高的条件下，综采工作面与断层走向小角度斜交时，通过工作面调斜，使工作面调至和断层走向平行，减少断层处煤炭损失。该方法一般适用于断层落差较大，斜交角度较小的斜交断层工作面[1]。

（2）采煤机强行截割围岩法

当断层上下盘顶底板之间的煤层高度小于设备允许最小煤层厚度、工作面顶底板围岩比较松软时，在距断层一定距离处采取挑顶或卧底使采煤机截割围岩缓慢上山或下山推运输机、拉移支架，然后强行通过断层。这种方法适用于断层落差较小，且顶板、底板岩石较为脆软( 如泥岩) 的工作面，每刀挑顶或卧底量不得超过150mm。

（3）调整采高法

当断层上下盘顶底板之间的煤层高度大于设备允许的最小割煤高度时，采取留顶煤或留底煤的方式降低采高以通过断层。先估算出工作面距断层前方所需要的过渡段，通过调整割煤高度来通过断层。通过断层后逐步见顶见底开采，恢复原采高，采煤机每刀留顶煤或留底煤的厚度通常为100～150mm。

这种方法有利于降低煤炭含矸率、减少截齿的消耗量，为保证机组正常运行，但需留底煤，煤炭损失较大，回采率较低。适用于断层落差较小，且断层上下盘接触之间煤层的厚度不小于设备允许的最小割煤高度的条件。

（4）放松动炮挑顶起底法

    当断层上下盘顶底板之间的煤层高度小于设备允许的最小割煤高度时，且工作面顶底板围岩坚硬，采煤机滚筒割不动时，必须对断层进行超前处理，可采取放震动炮挑顶或起底的方法。当沿着工作面推进方向，过断层前的工作面直接底板低于过断层后的工作面直接底板，适宜采取挑顶法过断；当沿着工作面推进方向，过断层前工作面直接底板高于过断层后的工作面直接底板，采取挑顶法或起底法过断层均可。不论采取挑顶或起底，必须保证挑顶或起底范围内工作面的高度不小于设备允许最小煤层厚度[2]。

这种方法能够降低设备的损坏率，提高回采率，但工作面安全管理程序复杂，顶板控制困难。适用于断层落差较大、顶板或底板岩石较为坚硬的工作面。

（5）跳采法

当断层出现在工作面的两端沿倾斜范围距离较小时，在工作面沿煤层正常段与断层方位平行开掘一条全煤巷道与材料巷或运输巷贯通，工作面缩面回采躲过断层，随推采随接长工作面的溜子，直至恢复正常；若断层出现在工作面的中部，断层向面内延深的距离不大时，用断层处留垛的跳采方式通过断层，然后打通工作面与两巷贯通；当回采工作面遇到落差较大的倾向断层时，一般在另一盘重新打切眼，跳过断层重新开采。此方法打破了工作面的正常循环，且通风管理困难，因此应用时需加强过断层期间矿压观测，并加强支护

[3]。

（6）断层探巷法

    在断层上盘( 或下盘) 掘进岩石巷道，将断层处岩石先掘出，再进行可靠支护，将过断层变为过空巷，使工作面快速通过断层。导硐的掘进长度以断层的落差变小至设备能够通过为止。该方法减少了采煤工作面的岩石截割量，加快了回采工作面的推进速度。适用于走向长度不大、落差小的断层。

（7）综合法

在现场实践中，由于地质条件的复杂性，往往要综合使用以上多种方法过断层。

3  综采工作面过断层应注意的问题

（1）预留煤底能保证支架到断层时与断层下盘高度一致，不致使支架上台，从而缩短过断层时间。未进断层前预留煤底，支架要抓住煤层顶板走，进入断层时，支架要抓住煤层底板走。

（2）与断层交接处支架预留煤底，但工作面溜子必须缓慢顺延，不使溜子出现急弯，保证工作面溜子好使，不出事故。

（3）过断层期间，支架要保证完好，不出现自动泄载现象，否则无法控制顶板。机组割完煤后，要及时拉架，滚筒过后伸缩梁马上前伸，防止顶板破碎冒顶。

（4）对硬帮煤壁打设聚氨脂木锚杆非常必要，能有效地控制煤壁片帮，从而有效预防煤壁片帮后顶板冒落事故的发生，确保生产的正常进行。

（5）帮锚打设各个循环要有交叉现象，即每打一次帮锚够三个循环，而在采煤机割完两个循环时要及时打下一排帮锚。打设帮锚时，两组药卷要交替放入，然后用煤电钻带动木锚杆充分搅拌，并及时用木楔封好。

4  结语

目前国内综采工作面过断层的方法已基本成熟，既实现了矿井的连续回采，又保证了现场安全管理，但整体效率依然不高，仍制约着煤矿的安全高效生产。针对实际存在的问题，提出以下几条建议：

（1）加强地质勘探工作，掌握断层产状及其影响范围，在矿井开采设计过程中尽量避开断层。

（2）若断层确实无法避开，应根据煤层硬度、顶底板围岩条件及工作面设备性能制定相应的安全技术措施，确保工作面安全顺利通过断层带。

（3）加强设备的更新与改造，提高采煤机截齿的截割硬度，改进液压支架，提高其过断层和对破碎顶板的适应性。

（4）积极推广应用新技术、新材料、新设备，如采用速凝材料注浆加固断层破碎带，提高破碎煤岩体的整体性和稳定性，从根本上解决断层破碎带片帮、冒顶等问题。

参考文献：

[1]周峰.1067综采工作面深孔多向聚能爆破预裂过断层技术研究[J].煤. 2023,32(05)：51-54.

[2]张光荣.肥田煤矿111602综采工作面过断层技术应用实践[J].内蒙古煤炭经济. 2023(06)：162-164.

[3]刘倩倩.大倾角综采工作面液压支架稳定性及过断层技术[J].能源与节能. 2023(03)：140-142.