四川川煤华荣能源股份有限公司大宝顶煤矿617017
【摘 要】大宝顶煤矿21152工作面为综放工作面，开采15号复合煤层。本文通过对煤层覆存条件、断层影响范围、围岩情况、对开采层煤岩有危害等各个方面全面分析提出了在尽量保证煤岩层自身稳定的情况下改进作业工序，利用已有的机械设备合理开采资源并快速安全过斜交大断层的办法。
【关键词】大倾角 复合煤层 综放 过断层
1 工程概况
大宝顶煤矿21152工作面为综放工作面，煤层倾角为32°～42°，平均为36°。主要开采15号复合煤层。根据21152两巷在掘进过程中遇到的断层推断，21152综放工作面在开采过程中于运输巷385m处揭露F1正断层。该断层从运输巷反应的情况来看成阶梯形式分布，断距分别为0.4m，0.8m，2.5m，共3.7m。该断层走向220°，倾向310°，倾角80°，与工作面回采推进方向斜交，从运输巷一直延伸至回风巷，在回风巷565m位置揭露完毕，共影响走向长度达180m。
2 技术难点
2.1 断层对下端头回采影响
从工作面运输巷385m处揭露的断层性质来看，该断层将会导致开采煤层底板抬高，对于下端头及运输巷的管理将会造成很大的困难。一是断层对煤岩的破坏会导致下出口的顶板维护困难，极易出现顶板掉漏片帮造成采高增高，支架不易站稳出现倒架、姿态不正，不利于工作面安全管理还增加了各种处理支架移架的复杂工序。二是若采用传统的破底硬过该段，会在工序上增加了打眼、放炮两道工序，极大的降低了推进速率，使断层处煤岩受矿压影响增大，而且下端头人员进入机道作业安全也必须列入重点考虑。三是从开采的煤层情况来看，工作面采高为2.4m，但是15煤层中间为大约200mm夹矸，中间煤层不稳定，在受其它作用力下极易自然掉落，若破底开采后对顶板管理存在很大隐患，必须要打设支护加固顶板。
2.2 断层对工作面回采影响
该断层与工作面推进方向斜交，影响回采长度达180m左右，由于该断层成阶梯状特殊的分布，我们推测该断层对这180m的煤岩破坏严重，使煤岩体结构发生了变化，造成该段煤岩在受采动影响下会变得更加酥软，使工作面顶板管理困难加大，甚至在某些情况下会出现顶板冒漏。
2.2 断层对工作面上端头回采影响
从回风揭露的断层来看，在掘进过程中该段围岩性质比较完好，相比较工作面与下端头过断层情况，上端头及回风巷过断层管理相对比较容易。在推进过程中只要做到以下两点即可：一是在回采过程中加强对该处的观察力度，支护及顶板围岩有情况下及时处理。二是在推进距该处20m时，提前对该段进行加强支护，回采时保证回风巷与工作面顶网的连接完好。
2.3 工作面上覆采空区留设煤柱
21152工作面上覆采空区有留设的煤柱，在回采至运输巷460m时进入该煤柱区，该煤柱为2115-32工作面过断层时采用跳采残留的煤柱。
该煤柱在采空区形成了孤立体，这种孤岛型煤柱受多方力影响形成高压区，21152工作面正常推进可能破坏这个高压区的稳定性，对本工作面造成一次次的高压冲击。
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从应力峰值到煤柱边界这一区段，煤体应力超过了煤体的屈服点，并向采空区有一定的流动，这个区域为屈服区，用Y表示其宽度；我们知道孤立体煤柱会形成一个高压区，在高压应力作用下，靠近采空区侧应力低于原应力的部分为破裂区。一旦煤柱核区内部的应力达到峰值应力，则核区弹性状态就会消失，煤柱必定失去其稳定性，对下方回采工作面造成冲击应力。
所以我们在过该断层时，必须先稳固现有的煤岩硬度，保证过作面顶底板稳固支架正常移架，其次合理的改变原工序，提高推进效率，使矿压对煤岩的破坏降低到最小程度。
3 过断层方案
3.1 下端头过断层
工作面下端头采用顺煤层推进的方案进行回采。在实际回采过程中，我们发现顺层回采很大程度上提高了回采效率，有效的避免矿山压力的显现，很好的提高了对工作面及回风巷的顶板管理。但是顺层回采对于工作面运输巷支护，行人，运煤及支架的防滑有很大的技术难题，针对这些问题我们提出了以下的解决方案：在根据工作面开采实际情况，提出在下出口提前做好超前缺口供行人、运料、通风，超前出口走向长度为5.0m，倾斜长度3.0m。超前缺口与运输巷中间的煤岩层采用爆破处理，形成适合的通道。
工作面下出口超前出口采用采用顶板铺双层网配合锚索支护，托架沿倾向布置，锚索间距1.5m，托架排距1m,缺口顶板的顶网必须与原运输巷顶板锚网搭接形成整体，并在缺口内采用单体配合木板梁、木帽加强支护。运输巷顶板支护采用zw-45高柱配合木帽支护，若过高顶段单体柱支护无法支护时，则对原有的永久支护进行二次加固，对失效的支护进行增补锚网打设锚索加强支护；上帮采用锚索配合π型钢梁、锚网、托架进行加固，保证工作面上帮受压不出现片帮，站稳工作面1—5号架；下帮采用锚索配合托架、锚网稳固煤体。
工作面1~5号架采用40T链子与上方支架相连，防止工作面1—5号下滑倒架等情况的发生，在回采过程中严格要求下出口的行人规定及作业规定，保证人员的安全作业和行走。
3.2 工作面过断层
从工作面受断层及矿压影响来看，本工作面前方煤岩受断层影响在回采过程中很可能会造成“失稳”现象的发生，并且在回采该段煤层时将不可避免的会受到矿山压力，从而造成对煤岩的加剧破坏。针对该现象，结合原有支护情况从多方面经验及现场反馈信息提出以下几点针对措施：
（1）工作面在顶板破碎不完好段采用超前移架的方法，利用好支架前探梁及护帮板，稳固上覆煤层。
（2）在移架过程中无法保证支架姿态，顶板出现冒漏的可采用补打支护的方式。支护打设要求：沿倾斜方向，对顶板破碎段进行补打支护，支护方式为锚索配合钢筋梯（W型钢带）、金属网联合支护顶板。
（3）煤层为粉状或细颗粒状无法正常留设，可采用注射巴斯夫（美固364）对工作面前方煤体进行加固。
（4）更改作业工序，调整采煤机割煤顺序，尽可能的保证顶板正常。
3.3 上端头过断层
工作面回风过断层期间，主要问题在于如何维护好回风巷顶板及上出口的檐口。提前对该段采用有效的支护措施，能很好的避免断层对回风巷及上出口的影响，减少顶板问题给工作面回采带来的不利因素。
在实际回采过程中提前对上出口及回风巷加强支护，支护采用锚索配合金属网、W钢带对顶板进行支护，W钢带采用倾向布置，走向间隔0.8m，并提前对回风巷加强支护，上出口往北30m在回风巷下帮顶板打设一排钢带护顶，断层口处加设单体液压支柱配合木板梁支护顶板。提前支护让回风巷安全的通过了大断层。
4 结论
21152综放工作面在对斜交过大断层将面临的问题做出了系统的分析讨论，最终制定出了一套可行性比较高的方案，并在过断层期间得到了有效的验证。21152综放工作面在过断层期间所遇难度前所未有，通过此次过断层，为今后过类似的断层提供了可靠的技术参考，具有很高的创新意义及推广价值。
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论文作者:辜清松
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
标签：工作面论文; 断层论文; 顶板论文; 煤层论文; 回风论文; 应力论文; 采空区论文; 《科技新时代》2018年9期论文;