钱营孜煤矿W3225综采工作面精准过DF71逆断层方法和实践

钱营孜煤矿W3225综采工作面精准过DF71逆断层方法和实践

潘小兵 蔡畅 刘石

（恒源股份公司钱营孜煤矿 安徽宿州）

【摘要】受地质构造影响，综采工作面在回采过程中会遇到断层构造，断层构造的出现会给工作面回采带来安全、技术、工程量等方面的问题，本文系统的探讨了综采工作面精准过断层的方法与技术，并结合钱营孜煤矿W3225回采工作面即将通过的DF71（逆）断层产状，提出通过该断层的方案与技术，以期对现场顺利安全通过断层起到一定指导作用。

【关键词】综采工作面；断层

一、断层概况：

DF71逆断层（147°∠20～45°，H=15m）。该断层为走向断层，自机巷向工作面切眼方面延伸，并逐渐歼灭，预计在W3225工作面呢延伸650m，导水性弱。

该断层于2014年12月4日在W3227工作面回采期间已揭露，该断层在工作面内走向范围延伸285m。具体情况见下图：

二、地质探查：

为查明DF71逆断层在W3225工作面内落差，控制其位置及延展情况，在W3225机巷设计2组共计4个探查孔，工程量301m。施工顺序依次为C1→C2→D1→D2，终孔位置以钻孔过32煤层10m为准。

三、过断层方案

  根据断层性质、落差、地质条件、装备水平等综合因素，矿井提出三种方案过该断层，分别如下：

方案一：重型强力煤机滚筒截割+机巷深孔预裂爆破

方案二：布置上提机巷，甩掉断层影响部分区域

方案三：施工下改造机巷

三种方案比较如下：

表2   W3225工作面过DF71逆断层方案比较

根据以上三个方案的优缺点比较，从安全、新技术应用以及经济效益方面考虑，方案一都有较大优势，因此推荐方案一、即重型强力煤机滚筒截割+机巷深孔预裂辅助平推硬过。

四、过断层工艺

在实际回采过程中，采煤机更换了重型强力滚筒，未采用机巷深孔预裂爆破，引进ZYJ-420/200架柱式液压回转钻机,在工作面断层揭露段打中深孔进行爆破辅助工作面平推硬过断层。

过断层期间，工作面紧跟煤层上下盘回采，自下盘往上盘截割时提前挑顶、提车、破顶，截割下盘顶板泥岩，留底板煤底，避免截割上盘底板岩石。自上盘往下盘截割时需要刹底、落车、破底，截割下盘顶板泥岩。提车坡度不大于18°，超前7架衬车，以正好衔接上盘煤为准。工作面保持10-15架为全岩，上下盘过渡段倾角为10-14°。

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五、装备保障

在过DF71断层期间先后应用了重型滚筒配套硬岩截齿+架柱式液压回转钻机等装备，效果良好，截割矸石时，采煤机震动幅度较原滚筒小，岩石被磨成粉状，减小了大块矸石的数量，为安全高效生产提供了保障。

（一）重型滚筒配套硬岩截齿

1、滚筒配套：每个滚筒共安装68个截割截齿和12个断面截齿，使用截割截齿型号为HR170LRDHF35，齿靴型号为U170K225R,端面截齿型号为U135。

2、更换截齿数量对比：

（1）9月份：

原滚筒平均更换U95截齿20个/天，单价198元；平均更换齿套1个/天，单价  365元，月度消耗600个截齿，30个齿套，合计129750元。

重型滚筒：自9月4日至30日共27天更换U170截齿168个，平均更换截齿7个/天，单价345元，月度合计57960元。节约71790元。

（2）10月份：

原滚筒平均更换U95截齿20个/天，单价198元；平均更换齿套1个/天，单价365元，月度消耗500个截齿，25个齿套，合计108125元。

重型滚筒：自10月7日至31日共27天更换U170截齿256个，平均更换截齿10个/天，单价345元，月度合计88300元。节约19825元。

（3）11月份：

当使用液压钻机打眼时，日消耗截齿数量不超过20个；当使用风锤打眼时，日消耗截齿超过50个。

（二）YTZ-420/200型架柱式液压回转钻机

替代传统凿岩机进行中深孔打眼爆破作业。工作面坚持连续爆破，即使岩石为软岩也进行爆破，对断层影响段进行预裂，一方面减少了普通打眼放炮破矸带来的安全隐患，另一方面减少了过断层对机电设备的损坏，从而提高工作面回采的效率。

六、现场管理

（一）定期进行探查。每周施工底板探煤眼，每日绘制工作面断层剖面图，分析断层变化趋势，工作面紧跟断层上下盘煤进行回采，减少全岩段架数。

根据探煤数据预测断层的变化趋势，从而控制工作面的角度，保证断层面向机头段紧跟上盘煤，减少顶板三角煤厚度，杜绝顶板片漏；断层面向机尾段跟下盘煤，破顶留底煤。上、下盘煤过渡段大幅度衬车，形成一个-15°左右的上坡，既减少了全岩段的架数（保持在10-15架之间），又确保采煤机、运输机等设备在合理的工况条件下运行，保证了工作面的推进度。

在机巷回采至J17点以前，工作面为仰采，角度约4°，断层影响范围段每刀煤约刹底100mm；在机巷回采至J17点以后，机巷转为13°的下山，工作面内断层至机头段转为俯采，每刀煤刹底约200mm，为防止运输机向机巷窜动，及时调整支架架型，自机头向机尾抵车，并辅以3:1甩机头方式回采，使工作面快速刹底，及时跟住下盘煤层，快速减缓了断层范围的坡度，且很好的控制了运输机的下窜，保证了机巷人行道宽度符合规定。

（二）完善管理制度。制定《W3225工作面过断层期间管理规定》十五条，从割煤、移架、推溜、跺袋等方面进行了规定。

（三）加强设备检修。一方面完善净化水配比装置，增加了2道篮式过滤器，每旬清洗乳化液泵箱，加强软化水装置使用维护管理，缩短滤芯、滤棒更换周期，增大乳化液配比浓度，改善了供液质量，从而延长了液压支架各千斤顶的使用寿命。另一方面加大对三机设备的检修力度及管理制度落实，将每种机电检修的任务承包给个人，落实到个人。

七、取得效果

通过上述措施的落实，该工作面过DF71断层较为顺利，效果明显。

1、精准度较高：将工作面实际揭露矸石云图同设计方案进行比较

2、安全效果好：过断层打眼爆破作业未发生安全事故。

3、生产较高效：将W3225工作面过断层期间回采产量同W3227工作面进行比较，见下表。

表  工作面推进度及产量列表

作者简介：潘小兵，男，安徽安庆人，2006年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，采矿工程师，现任钱营孜煤矿采煤二区区长，主要从事采煤（安装、拆除）安全生产技术管理工作。

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