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1、采煤工作面过断层技术研究采煤工作面过断层方法 1 工作面基本地质概况皖北煤电集团公司百善煤矿在安徽省濉溪县境内，矿区面积约22.5平方公里。矿区内地势平坦，地面平均标高为+30m左右，历史最高洪水位+30.5m。本井田共发育2个可采煤层，即6煤层和52煤层。6煤层位于山西组中部，为我矿主采煤层，煤厚0m5.51m，平均厚度2.85m，煤厚变异系数30.8%，属于单一中、厚煤层，结构较简单，全区可采，为稳定煤层。64北部煤柱工作面位于六四采区东北部。该工作面为采区煤柱，其风巷沿原综采工作面收作线布置，机巷为原采区皮带机巷，原采区轨道巷为其进料运输路线，工作面范围内煤层赋存总体稳定，煤层底板赋存标
2、高-105.4m-196.2m。百善主体向斜从工作面中部穿过。煤层厚度大部分在2.6m3.3m，一般煤厚3.0m。煤层倾角513。该工作面总体来看，煤层赋存稳定，煤质较好，煤层厚度在2.6m3.3m之间。2 工程现状工作面采空区采用全部跨落法处理，根据煤层顶、底板岩性及煤层厚度，选用ZH2600/22/32Z型整体顶梁组合悬移液压支架，支架配备140mm双向液压支柱4根，每根支柱支撑力650KN。型号说明：ZH2600/22/32ZZ-产品类型代码：支架；H-第一特征代号：滑移；2600-额定工作阻力：KN；22-最小支护高度，2.2m；32-最大支护高度，3.2m；Z-整体顶梁。工作面推进到
3、如图1所示位置时，可以看到横穿工作面有三条断层，分别为F6410-1、F6410-2、F649-3，其中F6410-2这条断层经过改造对工作面回采已无影响，工作面如何过F649-3这一断层是工作面面临的首要问题。3 方案比较针对工作面实际遇到的问题，经过分析，有如下几个方案：方案一、工作面改造，如图1所示在F649-3外侧做一跳压切眼，工作面回采至断层附近后进行跳采。该方案能保证煤质，在工作面顶板管理上具有很大优势，较为安全，但是工作面需要跳采，要在约80米跳压切眼内进行安装，工作面回采至断层附近时需要停采，先拆除原工作面支架、设备等再进行回采工作。这样就导致工作面不能进行连续开采，对矿井产量
4、有一定影响，同时需投入设备较多，而且跳压切眼进行掘进作业时与采煤工作面共用进料、出货系统，相互有一定的影响，工序较为繁琐，同时该改造方案仅仅是解决这一条断层的问题，工作面回采后期仍需面临这个问题。该方案实施过程中需要工作面进行甩采，工作面所使用的为整体组合梁支架。甩采角度有限，工作面遗煤较多，又增加了新掘进巷道、安装、拆除等成本，经济成本较高。方案二、沿断层掘进，利用掘进巷道掘处断层岩石，工作面回采时该巷道作为老硐处理。该方案就是利用新掘巷道把断层给“吃”掉，根据断层情况来看，只能有限的减少工作面回采过程中的采矸量，无法彻底处理断层，同时还面临工作面过老硐的情况，无法从根本上解决问题，同时增加
5、了掘进及工作面回采期间的顶板管理难度。安全及经济成本较高。方案三、工作面正常回采，在图1中A位置增加出矸装置，即在联巷内安装一台链板机，链板机机尾和皮带机机尾相搭接，工作面过断层时采用分次爆破的方法，通过人工控制使工作面煤矸分流，出煤时利用原系统出货，出矸时利用该系统把矸石装车，从而实现有效的排矸。经过比较，方案一成本较高，对矿井产量有一定的影响。方案二在技术上可行，但是该断层范围较大，无法彻底掘出岩石，同时沿断层施工掘进期间顶板管理有一定的风险。方案三，成本较低，同时能解决前方另一断层面临的问题，工作面回采至断层时控制好工作面的放炮顺序，实现煤矸分流，该方案较上述2个方案可行性高，同时对矿井
6、生产接替不会造成较大影响，亦保证了煤质。4 具体方案设计经过上述方案比较已经确定采用方案三，如图所示在64皮带机巷（64北部皮带机巷与64北部轨道巷之间）安装一台链板机，链板机机尾与64皮带机巷内皮带机机尾相搭接，链板机机头位置在64北部轨道巷四岔门处，利用64北部轨道巷该处的车场进车皮进尺接矸作业，工作面出煤时系统正常运转，待到工作面出矸时，工作面的链板机和64北部皮带机巷内的皮带机巷正常运转，64皮带机巷内的皮带机打倒车，把矸石转载至新装链板机内，通过此链板机装载至车皮内，最终实现工作面的排矸完成。如下图所示：5 安全技术措施上述方案的应用解决了工作面过断层时煤矸的分装分运难题，保障了煤质
7、，但是工作面仍需过断层，受断层影响，顶板较为破碎，需要采取如下措施保障工作面的安全回采。1）支护要求 移架时要按中线移架，支架应保持一条直线，其偏差不得超过50，支架垂直顶底板，其偏差不得超过5。 支架跟煤层顶板支设，局部煤层厚度小于2.4m时，采用破底的办法，保证支柱有一定伸出量避免形成死柱；煤层厚度超过3.0m时，采高控制在3.0m内，保证支柱有一定的伸缩余量。 支架顶梁要与顶板平行，相邻支架间隙40（10），每组支架初撑力不低于740KN，每根支柱初撑力不低于185KN（12MPa）。 煤帮侧立柱与刮板机溜槽的距离不小于200mm。2）单体支柱 由于工作面形状不规则，在工作面机头段和机尾
8、段使用单体支柱配合铰接顶梁支护进行支护。即使用DZ-28型液压单体支柱配合HDJA-1200型金属铰接顶梁，齐梁齐柱形式，一梁一柱后定位800/400mm进行支护顶板，正常生产时采用“三四”峒管理。 工作面支柱、顶梁应编号管理，牌号清晰。支柱打成一条直线，排距1200mm（100mm），柱距500mm（100mm）；端面距不大于200mm，新暴露顶板要及时进行支护。 支柱支设应垂直顶底板；工作面有倾角时支柱应有一定迎山角，迎山角为35，工作面支柱必须全承载。 支柱要支设在实底，底板松软，支柱钻底量大于100mm时要穿柱鞋，初撑力不得低于90kN（11.5MPa），不足的要进行二次补液。 工作面
9、配齐水平销，挂梁后水平销要打满劲，水平销应水平插入顶梁牙口内，严禁将水平销立插，正常情况下的插入方向是小头朝工作面上方，禁止用木楔或其它物品代替水平销。 煤层变化时，必须及时更换适应采高的支柱，防止支柱超高或压死，活柱最小伸出量不少于200mm，最大伸出量应比该型支柱活柱最大伸出量少100mm。 不得使用折损的坑木，损坏的顶梁和失效的支柱，一旦损坏立即更换。工作面顶梁挂设平直，梁大头垂直指向煤壁，梁与梁之间互相平行，过顶材料均匀排列。 煤壁采用单体支柱背帮管理，临时支柱的位置应不妨碍架设基本支柱，基本支柱未架设好不准回撤临时支柱。 背帮必须做到煤帮、上帮、老塘全部封闭，且上帮必须打背帮支柱（打
10、在顶梁上），升足劲。严防上帮煤壁片帮伤人。 单体支柱棚与悬移支架连接处间距不大于300mm，之间落差不大于300mm。连接处在老塘侧可使用多根单体支柱抹角背帮，防止出现窜矸现象。3）过顶要求正常情况下每棚不少于6根塘柴棍、2片小笆；顶板破碎及逮煤顶、伪顶地段加强过顶，每棚不少于8根塘柴棍、4片小笆。均匀过在上、下两棚之间，过顶料横跨两梁，不得出现脱档现象。顶板破碎和漏掉顶处必须用木料、塘材捆等接实过严，严禁空顶，超前挂梁管理顶板并补上临时支柱。6 结论通过安装使用煤矸分装分运系统，在不影响矿井生产接替的前提下使工作面过断层期间的煤质得以保障，同时通过采取相关技术措施保障了工作面的安全回采，具备投入少、见效快，安全、高效的特点，在同等条件下具备一定的推广价值。
