煤矿井下采煤工作面过断层技术研究

煤矿井下采煤工作面过断层技术研究

张彦雄

 准格尔旗能源局,内蒙古自治区鄂尔多斯市 010399

摘要：在综采工作中，煤层由于受力超过其自身承载能力，容易发生断裂。采煤技术人员对断裂带宽度、裂缝大小、地质应力等不太重视。由于地质应力的不同，裂缝构造具有明显的构造特征，根据构造的几何形状可分为正、负两类。张应力与剪切力共同形成的正向断层，其断平面倾斜度较大，无挤压现象，张裂区扩展范围较短，产状变化较少，破碎面上的岩石结构较为稳固；由于压力应力的影响，造成了上、下两个板块的挤压，煤层中的褶皱增加，并衍生出分支断裂和羽状节理。由于受地应力影响，煤矿开采过程中遇到的断裂往往是成群发生的，大范围的煤岩层完整性被破坏，从而造成了较大的破碎区。如果采用适当的方法，可以在一定时间里跨越多条断裂，从而实现煤矿的安全开采 。

关键词： 煤矿井下；采煤工作面；过断层技术

中图分类号：TD 5 文献标识码：A  

引言

煤矿开采本身就具有一定的风险，在开采中需要高度重视矿区的地质条件和具体分布情况，只有充分掌握这些信息，才能保证开采的安全、稳定、可靠。断层是煤矿综采工作面最常见的地质条件之一，具有很大的不确定性。正常情况下，断层附近存在大量瓦斯等有毒有害气体，不仅会给开采带来一定的困难和挑战，还会诱发安全事故，严重威胁作业人员的生命安全。因此，本文将围绕综采工作面过断层采煤技术措施展开研究。

1综采工作面过断层时存在的问题分析

综采主要是指煤炭的综合机械化开采，实际的煤炭开采工作涉及多个环节，包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区管理、采矿巷道运输和开挖等。综采工作面工作设备以“三机”为主。分别是液压支架、采煤机、刮板输送机。煤炭开采性质和环境因素具有一定的复杂性，煤炭资源生成的区域地质构造可能存在不稳定的现象，因此在综采过程中，地质构造会受到多种因素的影响，造成工作面出现断层风险。为了确保开采的安全，需要采取具有可行性、针对性的措施解决综采工作面断层问题。由于各种条件和因素的影响，断层中部的岩层可能处于破碎状态，采煤过程中极易诱发冒顶事故。断层位置冒顶高度本身较大，再者还要考虑顶板、底板情况及采高等因素，基于这种情况，冒顶会造成液压支架倾斜、损坏和其他不利后果，如果作业人员没有迅速撤离危险区域，还会造成人员伤亡的重大安全事故。除此之外，过断层时煤矿的生产效率、质量会大幅度下降，造成经济效益下滑。当断层区岩性系数较大时，在综采工作中采取强压措施会影响工作面的煤炭产量，而力的突然增大也会破坏岩层的固有稳定性，产生安全隐患 。工作面与断层角度持续缩小会影响煤炭生产和后续工作，因此，在确保安全生产的前提下，有必要采用有针对性的解决方案，促进综采工作顺利开展。

2过断层采煤技术

2.1直接过断层

低降发生时，由于底板与底板之间存在接触面，煤层厚度大于液压支承底板厚度。因此，当液压支架能够顺利通过时，可以直接越过故障。将采场推进断层带后，根据 3m/min 的割速率，首先割底刀，再割顶刀，保证顶、底板的过渡平稳；同时，工作平面也是在斜坡方向上整体向前，调整好斜率后，以 100mm/ 刀的抬底力进行。然后在断层上盘和下盘各向前推进 12m 和 35m，还需要考虑到割矸的深度。由于采煤过程中产生的粉尘较大，因此在采煤 8~10m 后，必须停止作业，对工作台的顶部和底部进行检查；如果满足设计的话，就把顶板上的支架拉开，反之，则要把采煤器放回后再切。若发生顶板离层或遇漏顶，必须带压擦顶拉架，并对架型进行调节，以保证支架与顶板的紧密对接。根据现场条件，对过渡架初撑力、顺槽内支架初撑力进行调节，支架间的间隔应小于 20cm；油压支座与顶板平行，倾斜角度控制在正负 5°之内[1]。

2.2预裂爆破过断层

2.2.1 爆破工艺

将采场推至断裂带后，用煤机进行切割，其过程与直接断层基本相同。气钻钻进工具，超挖直径不超过150mm，技术工人在钻进滑梯前，必须先保护好周围的支架，然后翘起离层煤、片帮煤，并对爆破作业场地周围的立柱、液管、电缆等进行防护。为了有效地减少煤层的溢出，需要在煤层下钻入钻孔。在装填炸药时，要选用顶板完好、远离电气设备的工作台，组装时要把炸药完全插入药筒。用脚线缠绕炸药，把炸药和炸药一起绑牢，并把炸药脚线拧成一条短路，以防止爆炸产生的杂散电。在直巷 100m 和 75m 的拐弯巷处，要根据安全范围布置警戒岗，在开火之前必须确保所有人都在警戒线之外的安全区内[2]。

2.2.2 瞎炮预防及处理

为了防止盲目起爆，应严格按规定安装起爆线路，旋紧接头，确保不出现接缝、漏接缝。在装填过程中，爆破人员要把引信的引线伸直，并把引信贴在枪眼的孔壁上，并且不要把脚线和绝缘层弄坏。在开火之前，对汇流排及起爆装置进行彻底地检验。因线路不佳而造成的盲炮，须在距离盲炮 0.3m 处再开一条平行的枪眼，再次进行装填和安装，严禁将炸药从枪眼中抽出或抽出，也不要再深挖炮眼。瞎炮炮孔处理完毕，爆破后，要对爆炸后的煤矸石进行彻底地检验，并将没有引爆的电雷管全部回收。

2.2.3 割顶底过断层

煤层底部岩石疏松，顶板完好，煤层与煤体碰撞时，煤层厚度低于油管下限时，机组在工作面切顶后使用，将其进行开采。利用水力支撑的下界，利用顶板的顶底岩层的开凿深度，来确定顶底的开凿深度不超过 0.5m；当顶部和底部的切削厚度超过这个限度时，必须预先进行预松动爆破等其它的辅助手段。毋庸置疑，这样的作业必然会增加煤矿开采作业的难度，增加单位的工作负担，严重时会对装备造成损伤[3]。

3煤矿井下采煤工作面过断层技术措施

3.1合理运用支护技术

综采工作面穿越断层过程中，巷道和煤层顶底板承受的压力较大，容易诱发冒顶事故。为保证综采工作面顺利通过断层，应加强围岩顶板等结构的有效支撑，例如部分煤矿会采用注浆的方式加固煤壁和顶板，从而对工作面起到很好的支护作用。采用该方式进行支护时，为了达到综合工作面支护的最佳效果，一般会详细准确地计算注入孔位置、注入孔间距、注入量和注入压力等。此外，煤矿企业可根据实际情况选择其他的支护技术，例如高强度支护技术、锚网索联合支护技术、锚杆支护技术或者临时支护技术等，从而发挥良好的支护作用，确保煤矿综采工作的高效开展。

 3.2对断层岩石进行及时有效的处理

在具体综采工作中，要安全有序地通过断层，就必须及时对断层岩进行处理，以保证综采工作的安全。由于不同岩石间的硬度存在明显差异，实际选择截割方法时应以岩石硬度为依据，确保切割方法合理。一般情况下，若岩石的硬度系数在4以下，选择截割法处理便可，但是若其硬度系数超过4，则需要采用打眼放炮法处理，同时还需要考虑安全性和可靠性，在具体操作过程中，要减少装药量，放小炮，装药深度要适当减小。此外，还要在爆破区域设置防护支架，充分发挥防护作用，有效防止液压支架因冲击力而倒塌。支架表面涂层容易与烟气发生反应，久而久之涂层会被腐蚀，因此在采用打眼放炮法法时应注意使用气镐，以达到正确处理断层岩石的目的[4]。

 结束语

综上所述，在综采过程中，断层是煤矿开采中常见的地质构造，具有不确定性和不稳定性。为了保证采矿环境的安全，有必要根据实际情况合理、科学地选择断层穿越方式。综采工作面过断层技术和方法种类较多，每种技术和方法都有自身的优势和不足之处，需要提前做好地质勘查工作。与此同时，还需深入检查和强化支护设备，为过断层奠定良好的基础，促使煤矿企业实现可持续发展。

 参考文献：

 [1]杨双智.对采煤工作面过断层技术的分析探讨[J].石化技术,2019,26(07):235+199.

[2]赵建孝.煤矿井下采煤工作面过断层技术措施研究[J].石化技术,2019,26(03):171.

[3]王艳文.煤矿井下采煤工作面过断层技术的探讨[J].煤,2017,26(05):87-88.

[4]高佳永.煤矿井下采煤工作面过断层技术措施研究[J].中国新技术新产品,2017(03):47-48.