1. 淮南矿业集团张集煤矿；2. 安徽理工大学理学院；3. 淮南矿业集团张集煤矿
摘 要：采取两巷提前对断层面及顶板打深、浅孔钻注浆加固和过断层期间破碎区域工作面煤壁注化学材料加固方法，有效的控制住了断层破碎带顶板，避免了大面积片帮、冒顶事故发生；同时，根据打钻探明、细化了的断层产状、延伸状况及顶底板岩性，绘制出工作面过断层剖面图；根据断层剖面图确定实际落差和揭露范围，实行逐部、分段调整飘车，按照该过断层方案施工，有效加强了断层带顶帮管理，使工作面顺利按照设计回采层位通过Fs227断层，为过西三采区过大断层提供宝贵的技术经验。
关键词：超前注浆加固；煤壁注化学材料加固；过断层；破顶、飘车图表
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在地下煤层开采过程中，由于顶底板地质条件不同，其矿压显现也千差万别。当顶板属于中等强度岩层时，顶板随采随冒，顶板形成短悬臂梁结构，不会对工作面支架造成较大影响。而当工作面顶板为巨厚砂岩顶板时，顶板随煤层开采不易垮落，当工作面推进距离进一步加大时，造成大面积的顶板空顶，达到强度极限时，容易引起大面积顶板突然断裂垮落，从而造成冲击地压和其他灾害事故发生。
目前，对厚硬顶板的破断规律及控制技术研究成果较多。本文通过对张集煤矿1612（3）工作面Fs227研究，提前采取对断层面及顶板打深、浅钻孔注浆加固，根据钻孔探明的断层产状延伸状况及岩性分部调整回采层位，使工作面顺利通过断层，为西三采区过断层提供有效的技术借鉴和安全管理技术经验。
1 工作面及Fs227断层概况
1612(3)工作面为西三13-1煤上采区第二个工作面，东部邻近F25断层，西至边界保护煤柱线；南侧为尚未开采的13-1煤实体；北部为已局部回采的1611（3）工作面。工作面标高为-455～-533m。工作面可采走向长1321m，倾斜长239m。煤层厚度４.6～8.３m，平均5.8m，煤层结构复杂，煤层倾角8°～14°，平均11°。工作面中间支架采用ZZ13000/28/65D型支架，过渡架采用ZZ13000/24/50型支架，配备SGZ1000/1710型运输机。
2 过断层前工作面打钻加固及探明断层产状、岩性状况
2.1两巷断层面喷注浆
提前对两巷揭露的断层面进行喷注浆，断层面向外喷注20m，采用深浅空注浆，浅孔2m、深孔8m。
2.2面内断层面深孔注浆
超前对断层面进行深孔注水泥浆加固。运输巷分别从530m、540m处布置二组钻孔，钻空终孔位置位于断层上盘煤层顶板，共设计22孔。轨道巷设计二组钻孔,一组在4#钻场内、一组在防火钻场（560m）分别向面内打长钻孔，共设计24孔。注浆水灰比为1:0.4，注浆压力（稳压）12～13MPa。运输巷共注水泥22.5t；轨道巷共注水泥21.5t。深孔注浆布置如图1所示。
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图1 深孔注浆布置图
2.3顶板岩性
打钻探明Fs227断层影响范围内岩性状况：①轨道巷顶板岩性向上依次为：1.5m细砂岩、0.3m泥岩、1.7m细砂岩、0.3m泥岩、2.6m细砂岩；运输巷顶板岩性向上依次为：2.2m细砂岩、0.5m煤线、3.6m厚细砂岩；②运输巷实测砂岩f值为8.5；轨道巷实测砂岩f值为12.3，但面内大部为砂质泥岩。
3 过Fs227断层方法
（1）过断层前加快推进度减少因直接顶超前煤壁内断裂造成片帮掉顶事故，每天确保不低于2刀煤的推进度。
（2）加过断层期间工作面采高管理，非断层影响区域采高控制在4.5m左右；断层影响区域，采高要控制在4.0m左右。
（3）过断层期前，根据打钻探明的断层产状和顶底板岩性绘制断层层位和相应岩性剖面图，共分为5段剖面绘制，根据剖面图制定工作面分段飘车、破顶图表，现场挂牌管理，严格按照该图表掌控每刀漂车高度和角度，特别是起步阶段漂车必须到位。
（4）调整好两巷超前量，机头先揭露断层，机尾最后过断层，工作面与断层处于斜交状态，减小工作面同时揭露断层范围；同时保证机头合理搭接，减少链板机底链带回头煤而影响推进度。
4 采煤机截割层位调整措施
在生产过程中，根据岩性条件的变化和断层剖面图，调整采煤机切割层位，采取割软不割硬的原则，结合破碎矸石放炮施工，减少设备损耗，提高推进度。
（1）运输巷先跟顶回采，回采至运输巷470m处开始挑顶、飘车（预计飘车距离37m），飘车高度每刀150～200mm；回采至496m后跟上13-2煤线顶板回采；回采至501m处进入断层面后继续飘车；进入断层下盘后逮煤顶过渡（预计逮煤顶最厚1.5m），飘车跟上13-1煤顶板同时回采工作面逐步增大采高直至正常回采。下端头501m处巷道预计接顶高度1～1.5m。
（2）因机头先过断层，工作面逐步揭露断层通过，所以工作面分三段飘车过断层，段内分组逐渐飘车过渡，每组5～10架，链板机保持过渡平缓，水平、垂直度符合规程规定。（3）过断层期间，机电方面采煤高度考虑因素：由于支架最小高度2.8m，煤机高度在3m，加上0.5m的安全行程、液压支架多余管路及过煤机富余量，过断层期间采高控制在4～4.5m范围，确保煤机在支架下正常通过，减少割矸量。
（4）过断层期间，如岩石硬度过大，煤机直接割困难时，采用打眼、放炮的方法进行松动，再进行割煤。
（5）按照断层剖面图提前在煤壁注化学材料预防破碎顶板，当工作面回采至距离断层面6m左右时，在断层下盘顶板注化学材料加固。此外，在现场工作当中要注重过断层期间的安全措施及工作面质量管理。
5 结语
1612（3）工作面Fs227断层落差较大，岩性复杂，断层破碎带顶板控制是工作面回采中难点、重点。为解决该技术难题，通过采取打深、浅孔钻注浆加固和工作面煤壁注化学材料加固方法，有效的控制住了断层破碎带顶板；同时，根据钻孔探明的断层产状延伸状况及岩性分部调整回采层位，确保了工作面顺利通过断层。现场实践表明,该技术方案可行，使工作面顺利按照设计回采层位通过Fs227断层，为过西三采区过大断层提供宝贵的技术经验。
参考文献
[1] 宋延力，魏巍. 回采工作面过断层的处理方法[J].山东煤炭科技,2005（4）：6-7.
[2] 高山，李生，戴红军. N2705综采工作面断层影响和解决方法[J].煤炭科技,2008,27（10）:48-49.
论文作者:周腾飞1,,,马,莹2,,,,高敏3
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
标签：断层论文; 工作面论文; 顶板论文; 煤层论文; 产状论文; 剖面图论文; 注浆论文; 《科技中国》2016年5期论文;