榆树泉煤矿1013综采工作面过断层技术研究与探讨

张伟军

摘 要：本文介绍了断层的形成及判别，以及1013综采工作面的概况。在过断层前和过断层期间，采取了相应的技术措施和保护方法，避免了处理不当对生产和人员安全造成的影响，并对实施的效果进行了评价。

关键词：综采工作面；过断层；技术措施；保护方法

1 断层的形成及判别

断层是在地质应力条件下的微裂隙经过逐步发展而形成破裂面，经过相互滑动后形成断层面。根据滑动方向的不同，可分为正断层和逆断层。正断层由张应力和剪应力共同作用而成，断层面表现出较大的倾斜角。由于上下两个盘面不产生挤压作用，张裂的变化和延伸均较小，形成较为稳定的结构。而逆断层由于受到压应力的作用，上下楼盘处于挤压的状态，断层的倾斜角较小，所形成的褶皱和延伸也较大。同时，在地应力的作用下，断层通常以成组的复杂形式出现，煤岩层的完整性破坏较大，给煤矿的开采带来了较大的难度[1]。对于断层小于煤层厚度的情况，能够通过直观的方式判别煤层的断失位置。而对于断层落差较大的情况，常采用钻探法、标高对比法和煤岩层对比法对断失煤层位置进行判别。

2 1013综采工作面概况

榆树泉煤矿1013综采工作面位于矿井井田西部，地面向斜轴部疏干井以南220～440m的范围内，地势总体为西高东低地形，区内最高处位于工作面的西南部，海拔高度1886.5m，最低处位于1013试采工作面的东部，海拔高度1850.0m，地形起伏较小。工作面以外东西两侧各有一条季节性冲沟，东部为卡日牙合厄尼阔坦冲沟，西部为无名冲沟，均为南北方向，地势较为平坦。该工作面的煤层为侏罗系含煤上段下10煤，煤层的厚度和倾角较为稳定，而煤层本身及顶底板存在裂隙发育，地质构造相对简单。

工作面位于井下南采区回风上山西翼，为南采区的首采工作面。东部与主井留有60 m的保护煤柱，南部为原榆树泉煤矿和榆树沟煤矿的采空区，之间留设30m隔离煤拄，西部至下10煤层井田边界留有20～47m的保安煤柱；北部为南采区未开采区域以及北采区未开采区域。顶板采用全部垮落法进行处理，同时采用掘进揭露二条正断层，断层的落差较大，最大落差可达5.4m。由于落差斜交于整个工作面，在走向上可影响到72m，对工作面的回采影响较大。

3 过断层技术措施

3.1 过断层前的保护措施

综采工作面在过断层期间，必须要充分考虑施工方法和组织的科学性，以确保其安全。在过断层前，采用液压单体支柱的同时，配合使用铰接顶梁对材料道进行超前保护。对于断层倾斜角较大的情况，应采用小于30°的下山掘和大于17°的上山掘分别进行。在断层处，可利用接顶套棚的方式作为保护措施。在距离材料道断层处越来越近时，巷道最矮处的下沉量变化幅度较大，导致顶板承受比较明显的压力。

为了防止顶板事故的发生，需在原先保护措施的基础上再进行补打木垛、并采用锚杆锚索，以增强对顶板及两侧的支护强度。同时，为了避免断层在回采期间暴露于工作面，可将工作面适当调斜、加快机尾的推进度，明确推进作业方式和机尾超前的距离。使用防滑千斤顶，按照机尾和机头进刀2：1或3：1的比例进行工作面的调斜，保证机尾超前距离在约10m时，工作面与断层之间的倾斜角大于20°。

3.2 过断层期间的技术方法

工作面在过断层期间，需采用高度适宜的支柱进行打柱拉架。拉架前应将输送机带空闭锁，采用逐架操纵的方式进行，以确保支架的顶梁应当与顶板接触的紧密。在回采过程中，断层变化情况复杂且容易出现突然暴露的情况，应当尽可能缩短空顶的时间。当出现突然暴露情况较多时，要及时进行返空刀和移架支护，对机尾进行反复摩擦，直到破碎带处的顶板恢复稳定。同时，由于工作面的中部承受着较大的压力，应在断层的破碎带处加快推进的速度，以减少该处顶板的压力[2]。此外，对于宽度较大的顶板，需采用大直径的木梁和单体液压支柱，架设走向棚以满足临时支护。

随着工作面的逐步推进，输送机头升高、落煤距离增大，运输巷不再具备足够的安全出口宽度，需要及时缩短输送机出煤墙的距离。并且，由于输送机机头升高，出煤的过程中容易出现大块的煤外甩，对操作人员的人身安全造成了严重的隐患，因此需加高挡煤板的高度。工作面由溜尾采用迈步式上爬，每进一刀上爬一定距离，可采用分段上爬的方法来控制上爬的量[3]。受到断层本身的构造影响，运输巷会出现幅度较大的落差，容易导致转载机无法正常通过。采用人工挑顶和制作人工假底的方式，并对巷道超高部分进行支护，能够有效地减少巷道落差。从而保证转载机的通行顺利，直到运输道完全通过断层。

4 实施效果评价

根据榆树泉煤矿1013综采工作面的实际情况，进行了科学的分析和方案设计，采用了具有针对性的过断层技术措施。确保了工作面安全顺利地通过了断层，防止了事故事件的发生，有效地降低了开采成本、避免了损失。打柱拉架、锚杆锚索、人工挑顶等措施，保障了工作面和设备运行的安全，提高了推进的速度。不仅争取了宝贵的开采工作时间，还提高了煤矿的产量，产生了可观的经济效益。

对于工作面相关倾斜角的控制，为工作面的正常开采提供了有力的支持。迈步式上爬技术，在降低断层压力的同时，提高了过断层的速度、减少了事故的发生。对于落差较大断层的处理和保护，进行了有意义的技术探索，为今后攻克更加复杂的技术难题积累了经验。工作面推进过程中挡煤板高度的增加，有效地保障了工作人员的人身安全。

参考文献：

[1]王建波.综采工作面过断层技术研究与探讨[J].科技信息，2009（31）.

[2]吕伦宝.综采面过断层开采技术研究与探讨[J].山东煤炭科技，2006（05）.

[3]郭守泉，彭永伟.综采工作面过断层技术综述[J].煤矿开采，2008（08）.endprint