回采工作面过断层方法与跳采实践

顾喜鹏

（山西焦煤霍州煤电集团 河津腾晖煤业有限责任公司，山西 霍州031499）

断层是综采工作面回采过程中最常见的地质构造，断层的产状决定着断层对工作面影响程度和影响范围，尤其对于落差大、影响范围大的断层甚至会造成工作面暂时性停产。生产实践表明，断层的存在造成附近的顶板破碎，同时还会引起瓦斯、水的积聚和煤壁的片帮。当工作面回采至断层附近时，有可能会发生顶板、瓦斯或者水害事故。故过断层方法的选择对于保证工作面安全回采至关重要〔1－2〕。根据断层的产状不同，国内外煤矿在煤炭采矿过程中总结了多种过断层方法，如跳采过断层、平推过断层等。这些过断层经验为矿井的高产、高效提供了重要保证〔4－6〕。李雅庄煤矿2228工作面所采煤层为山西组6＃煤层，在回采过程中遇到多个落差小于1m的断层，均采用平推通过。在回采至开切眼326m时揭露DF7断层，该断层落差达4.5m，且倾向和走向影响范围均较大，采用跳采技术避开了该断层。现就2228工作面回采实际，对过断层方法的选择和跳采技术进行探讨。

1 工作面概况

李雅庄矿2228工作面位于二采区前进方向的左翼，工作面为二采区末端采面，埋藏深度535～638m。该工作面回采6＃煤层，煤层厚度为3.1～3.7m，平均3.5m，直接顶为2.34～3.85m的砂质泥岩，煤层节理裂隙发育程度较高，松软易碎，在工程扰动作用下极易出现片帮。工作面设计走向和倾斜长度分别为2452m和132m。在工作面回采过程中共揭露大小断层9个，其中DF7断层落差达4.5m。

2 工作面过断层方法的选择

1）落差较小的断层：2228工作面在回采期间曾揭露F1～F8断层，这些断层除了F6断层落差为2.2m外，其它几个断层落差均不超过1.0m，且这些断层影响范围较小，倾向延伸不足20m，走向延伸在30m范围内。鉴于此，决定采用平推方式过断层，即对于断层带首先采用放震动炮进行岩体碎裂，然后采用煤机进行截割，支架移动紧随煤机后。这种方法过断层较简单，省时省力，其缺点是难以适应范围广、落差大的断层。且该方法容易造成采煤机截齿更换频率高，震动炮容易造成断层上方煤岩体松动，易出现片帮和冒顶。

2）落差较大的断层：对于落差大、影响范围大的断层，若采用平推方式过，则会造成大量的时间浪费在打眼放炮上，同时也会造成煤机损伤，费时费力，经济上不可取。鉴于此，工作面在遇到落差大的断层时会采取跳采过断层。当断层为影响范围较大的倾向断层时可根据实际情况在断层另一盘重新开切眼。当工作面为走向断层时，可在该断层周围掘进巷道，与原切眼和回采顺槽进行沟通，避开断层进行回采。当断层为斜交断层时，可根据具体情况合理选择过断层方式。总的来说，无论是倾斜断层还是走向断层，避开断层的开采方式均属于跳采过断层。实践表明，跳采过断层的关键在于巷道或者切眼的掘进与支护、设备的衔接和合理通风，平推过断层和跳采过断层优缺点对比见表1。

表1 平推过断层和跳采过断层优缺点比较分析

3 跳采过断层实践

3.1 跳采过断层方案的确定

2228工作面在推至距离开切眼326m处揭露DF7断层，该断层落差达4.5m，走向和倾向分别为116°和210°。断层走向斜交工作面呈57°，该断层走向影响为80m，倾斜方向影响范围为42m。考虑到DF7断层落差较大，若采用放震动炮平推硬过的话，则费时费力，且考虑到该断层附近瓦斯不稳定，在掘进时就曾出现顶板冒落现象，故应采取其它方式过断层。矿井回采的2224工作面均揭露过落差超过6.5m的断层，后来采用跳采方式顺利通过。鉴于此，同时结合表2给出的平推过断层和跳采过断层优缺点分析，决定采用跳采方式过DF7断层。2228工作面跳采过断层方案布置见图1。

图1 2228工作面跳采过断层方案

3.2 中风巷的掘进与支护

中风巷担负着工作面通风、行人和运料等作用，由于中风巷沿DF7断层掘进，故确保中风巷支护质量是保证该工作面安全回采的关键。根据以往跳采开采经验，决定对中风巷采用“锚网索”联合支护，锚杆选择为Φ22×2400 mm的高强无纵筋树脂锚杆，锚索选择为Φ15.2×9000 mm的钢绞绳。中风巷支护参数具体为：顶板和两帮锚杆间排距为800mm×800mm，锚索间排距为1600mm×1600mm。在顶板破碎带采用注浆加固，且该区域锚杆间排距控制在600mm×600mm范围以内。为了降低中风巷在回采过程中的变形、破坏程度，在动压区范围内架设两排铰接梁配合单体柱控制顶板，确保单体柱初撑力不低于90kN。

在中风巷与切眼连接处为“丁”字巷道，此处控顶的面积较大，且地应力和构造应力集中，受采动影响易发生变形和破坏。为了提高该区域巷道稳定性，在原“锚网索”支护及基础上增加木垛和铰接梁支护。

3.3 设备衔接与通风

工作面开采至中风巷开口位置时，将中风巷开口上段支架进行回撤，将运输机在中风巷位置掐断，并将机尾、过渡槽和偏转槽在掐口处连接，确保运输机的完整性。然后将电缆、风水管路、信号线等管线重新布置，确保各项设备安全、稳定运行。各项设备重新完善后，即形成新的煤炭运输系统，该系统的布置可有效避开DF7断层。

为了避开DF7断层，布置了工作面中风巷。这样原回风系统便会发生改变。新的通风系统为：运输巷→工作面切眼→中风巷→外切眼→回风巷→总回风巷道→风井。新的通风系统并不复杂，可满足工作面正常风量需求。但考虑到断层附近瓦斯浓度不稳定，故应在机巷和中风巷老空侧挂设风障，确保风流能够有效吹散上隅角瓦斯。另外，为了确保断层附近瓦斯不超限，2228工作面布置了上隅角瓦斯抽放系统。直至通过该断层，尚未出现上隅角瓦斯超限情况。

3.4 切眼的对接

在外切眼将预备支架安装好，在中风巷布置一台备用支架。当工作面推至距外切眼19～15m时对中风巷进行加固。当工作面推至与外切眼平齐时，采用导链将中风巷备用支架拉至切眼位置。然后将原切眼内的机尾段、过渡槽、偏转槽拆除，将外切眼内SGZ－40T型刮板输送机拆除，然后对原切眼内运输机进行续接溜槽。续接溜槽数满足开采条件时将拆掉的机尾段、过渡槽和偏转槽进行安装。然后，将电缆槽、链条、刮板等依次安装。连接后重新敷设电缆，冷却水管、风管、信号线、喷雾等相关管线和设备，且将支架与运输机连接好。工作面开切眼对接完成后开始进行试运行，同时进行支架微调，确保支架平直度符合要求。

4 结语

断层是综采工作面回采过程中最常见的地质构造，合理选择过断层方法是确保工作面安全、高效开采的关键。对于小断层，综采工作面往往采取平推硬过方式通过。对于大型断层，可采用跳采技术过断层。2228工作面过DF7断层采用跳采技术，虽然工作面中部掘进中风巷增加了施工费用，造成工作面暂时性停产，但该方式可有效避免瓦斯、顶板、水害等事故的发生，同时也一定程度地提高了煤质。2228工作面过DF7断层实践表明，采用跳采技术过断层能够确保工作面安全回采。

〔1〕王书伟.综采工作面过断层形态控制研究〔J〕.中国矿山工程，2010，39（1）：30－31.

〔2〕杨嘉昌，李 强.综采工作面过断层的顶板控制技术及应用〔J〕.中国西部科技，2009，（4）：29－30.

〔3〕丁玉群，王素贞.朱庄矿3522工作面复杂地质条件下安全高效途径〔J〕.江西煤炭科技，2008，（4）：32－33.

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