综采工作面过断层破碎带施工方案的探析

常 舰， 王 刚

（1.山西煤炭运销集团盖州煤业有限公司， 山西 晋城 048400； 2.山西煤炭运销集团晋城有限公司，山西 晋城 048400）

1 8202工作面概述

该工作面位于井田402盘区北部，该位置属于实煤区，西部属于402盘区辅助运输巷，而相应的南部为8204采空区，对应的东部属于矿界。

对于8202工作面回采煤层而言，其属于5号煤层，厚度大致在10.75 m范围内，因此煤层相对稳定，并未有太大的变化。其煤层结构相对稳定，大致成分为煤6.2 m，泥沙0.25 m。煤层节理以及相应的裂缝有一定的发育，相应的煤层厚度达到1～2 m。对于工作面使用综合机械化回采工艺流程，回采深度可以达到552 m。通过相关部门提供的数据分析发现，8202工作面在回采深度达到570 m时，通常可以在回风顺槽侧形成一个正断层F4，相应的落差为1.1 m，倾角为52°。由于受到构建应力的影响，当工作面回采到550 m位置时，将会在回风顺槽侧顶板出现大面积破碎。对于8202工作面而言，前期主要使用通用的带压强行法过F4断层，这样往往给工作面之间以及相应的输送机带来影响，同时造成不必要的安全隐患。

2 传统过F4断层法及问题的分析

2.1 带压强行法过F4断层

煤矿生产技术单元进行调研研究发现，当使用带压强行法过F4断层时，也就是说工作面进入断层破碎带之后，可以将采煤机隔断深度控制在0.5 m内。当采煤机隔断之后，可以使用采煤机单滚筒清理机道处煤矸石[1-2]。

2.2 主要存在的问题

经过调查发现，8202工作面其煤层相对偏软，底板属于炭质泥岩，因此硬度相对较软。假如处于过断层过程中，使用带压开采强行通过时，往往使得支架陷进底板。假如相邻的支架交替陷入底板，那么在工作面铺设的支撑架将会发生倒塌的事故，因此会给工作面带来较大安全隐患。当处于过断层时，工作面顶板承受的压力逐渐增大，假如强行推进往往导致支架出现损伤。在采煤机实现上行回采过程中，滚筒牙座与支架顶梁将会发生碰撞，这样使得两者出现损伤，更有甚者将导致采煤机架的摇臂出现折断。加之8202工作面煤质相对松软，这样将会导致煤壁出现大量的破损现象，从而导致端面空顶距不断增大，往往会出现冒顶的现象。与此同时，当处于过断层过程中，其工作面往往承担的压力不稳定，这样导致片帮煤体出现在刮板输送机上面，从而出现输送机承担的负荷逐渐增加，因此出现溜尾堆积浮煤过多的现象，导致清理比较困难。

3 施工方案的研究分析

8202工作面由于受到构造应力的影响，最终导致揭露断层前顶板位置将会出现破碎现象。对于常用的采煤工艺而言，其工作面不能保证安全面快速推进。为了能够更好地推进工作面的速度，优化工作面的正常生产，煤矿相关工作人员对8202工作面调研，制定了完备的垂直煤壁架棚法带压开采工艺，并且对工程实际进行分析。

3.1 垂直煤壁架棚法施工工艺

假如8202工作面回采达到552 m时，那么当采煤机开始移动之前，往往需要在煤壁以及相应的顶板之间增设一个梁窝，通常梁窝的深度设置为0.5 m，相应的宽度设置为0.3 m，通常可以把梁窝对应的施工地面设置在支架的前探梁中间，而梁窝的间距设置为1.75 m[3]。

通常可以在相邻支架之间设置两个锚索，间距设置为1.5 m。当锚索安装完成之后，可以把一根工字钢放入梁窝，其长度为2 m，并且工作钢的一端和锚索进行连接，如图1所示。

图1 8202工作面的垂直煤壁架棚施工平面示意图

当设置工字钢的过程中，工作人员在安装时必须使得钢梁面和顶板接触。为了更好地避免顶板出现较大面积的坍塌，工作人员可以在头部端头位置施工，一组设置30根工字钢[4]，当完成工作钢安装之后，采煤机可以实现正常的割煤。工作人员在安装工作钢的过程中可以同时实现采煤割煤，由此可以看出两者之间不会产生影响。

工作人员把工字钢设置在尾端头时，当采煤机实现一刀割煤流程之后，工作人员可以开始头部位置安装工字钢，因此能够实现交替施工，从而可以有效地达到断层面[5]。为了更好地保护工作人员的生命安全，尤其对于破碎煤壁而言，在安装工字钢之前，必须使用单体支护实施保护，同时需要在煤壁挂网，下面是挂网流程：第一，把菱形金属网设置在单体柱上面，与地面的距离为1.0 m，并且规格设定为：长×宽=4.0 m×1.2 m；第二，对于相邻金属网而言，可以采用铅丝进行连接，与此同时可以用钢管网锲在煤壁上。

3.2 应用效果

8202工作面运用垂直煤壁架棚法带压法过F4断层和传统带压法进行比较可以发现，顶板安装棚梁之后，可以设置相应的断层破碎支护，这样能够有效地防止端面顶板出现下沉以及煤壁片帮现象。当处于回采过程中，揭露断层时，通常情况下顶板破碎比较严重，相应的顶板下沉量仅仅达到0.12 m，相应的煤壁最大片帮厚度达到0.33 m。当顶板施工锚索钢梁之后，能够有效地提高工作面破碎顶板所受到的工作阻力。通过调研可以发现，工作阻力从62%提高至91%，从而能够极大地提高支护能力。

4 结语

从具体的工程实践可以发现，垂直煤壁架棚法过断层破碎带，不仅可以有效地降低工作面过断层过程中对设备造成的故障，同时可以有效地提高过断层时的回采速度，此外可有效地优化支护效果，从而能够有效地优化回采效率。