综采工作面过断层采煤方法与顶板管理

唐效敏

摘 要：现阶段，我国在现代化科学技术和经济高速增长的大力影响下，已经从一个农业化的国家逐步转型成为了工业占主导地位的国家，其工业发展速度之快前所未有，因而对能源尤其是煤炭资源的需求也会变得更多。虽然我国地大物博、资源丰富，但是由于近些年的大力开采也逐渐走向枯竭，尤其是煤炭资源的消耗更为严重，这种不可再生能源的过度消耗引起了业内人士的高度重视，且更值得注意的是，由于我国煤炭赋存条件较差，埋藏较深，大多属井工开采，且地质构造复杂，因而带来的开采安全隐患也比较多，尤其是综采工作面过断层更是安全管理的重中之重，故而综采工作面安全过断层采煤方法与顶板管理选择的基础性研究就显得尤为重要。

关键词：煤炭资源;综采工作面;断层;采煤方法;顶板管理

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0181-02

我国幅员辽阔辽阔、地大物博，地质形态丰富，各类资源充足，改革开放以来，随着工业化水平的提升和城市化建设脚步的加快，使得越来越多的企业和建设工程对于煤炭资源的需求不断提升，这就要求煤炭开采企业不断完善自我，生产设备向大功率、高强度、智能自动化方向发展，并对现有系统进行技术改造和升级，提升产能，建设双高矿井，多出煤，出好煤，满足市场需求。但是，需要注意的是，在煤炭开采过程中，受煤层赋存条件和复杂地质构造尤其是大断层、断层组的影响，不但削减了工作面可采储量，迟滞了推采进度，造成采掘失调，更为严重的是还会造成很多顶板管理方面的安全隐患，针对这种情况，为了实现高产高效和安全开采，必须采取科学合理的采煤工艺技术，完善特殊地质条件下的采煤方法，强化顶板管理，才能确保开采人员的安全健康，提高推采循环进度，实现安全高产高效。

1 综采工作面的相关内涵解析

综采工作面是集破煤、装煤、运煤、移架、推移输送机等工序均实现机械自动化的一种综合性生产现场，综合机械化采煤工艺给开采工作进行所提供的空间比较小，开采工作进行所导致的视觉环境也比较差，因此综采工作面的安全性是值得引起工作人员注意的。现阶段，随着采煤方法改革的深入，两化融合的推进，建设双高矿井和一矿一面矿井成为我国煤炭工业发展的主流趋势，越来越多的工作者意识到了综采工作面对于整个煤矿开采工作所带来的安全性影响，这就使得综采工作面成为了煤矿安全管理工作中的一个重点区域。综采工作面使用的主要设备有：双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、液压支架、转载机、可伸缩皮带运输机、乳化泵站以及最为基础的供电设备等。综采工作面过复杂地质构造、断层采取如下五种综合治理方案：（1）地质构造过分发育的塊段，采用炮采工艺，炮采对地质变化的适应性较强;（2）在工作面布置时将断层留在区段煤柱内，或虽然工作面内有断层，但与工作面交角不宜太小，以减小对工作面的影响范围;（3）采用调斜的方法，改变工作面的推进方向，缩小断层的影响范围;（4）工作面推进过程中，发现了未知的、工作面难以通过的大断层或其他构造时，可将工作面甩掉一部分，其余部分继续推进，过后再对接为整面;（5）遇到较大构造或断层时，需要做各种比较，权衡利弊，优选方案，若强行通过代价太大，则应考虑搬迁工作面。

2 现阶段综采工作面过断层中存在的问题

根据大量的数据显示及对很多煤矿资源开采情况的实践总结，发现几乎不存在没有断层的综采工作面，这就在一定程度上说明要想有效地提升综采工作面单产和工作效率就一定要重视综采工作面过断层的研究。一般来讲，井工开采，综采工作面所处区域煤层赋存条件较复杂，周边围岩条件层次不齐，而且在开采的过程中由于受到矿压的作用，很容易出现采场顶板破碎的情况，极有可能会形成冒顶现象，而且随着开采进程不断延伸，周期来压频繁出现，使得整个综采工作面的顶板管理趋于复杂，由于超前支承应力的影响，综采工作面过断层的时候，很容易造成严重的液压支架压死和掐架、倒架现象;当综采工作面断层落差较大时，受断层大范围波及影响，综采工作面产量下降尤为严重，而且对于综采工作面造成的机械性损伤也很严重，更严重的是给采场安全管理带来极大隐患，需引起各级人员的高度重视。

3 综采工作面过断层比较常见的几种采煤方法

3.1 跳采法

跳采法是一种相对来说最为基础、最为常见的综采工作面过断层方式。一般根据工作面实际开采情况的不同来进行部分措施的调整：当断层出现在综采工作面两端的时候，可以采取沿着与工作面两巷平行的方向挖掘出一条巷道，使得这条巷道与区段运输巷、区段轨道巷能够连接在一起，这样就能够在进行回采的时候轻松地绕过断层。但是当断层被综采工作面包围起来的时候，就必须要采取跳采法，即在断层的位置处留好足够空间和数量的煤柱，将工作面甩掉一部分，再挖掘出一条巷道使其和综采工作面两巷连通，推小面前进，过断层后再对接成整面。

3.2 调整割煤高度法

综采工作面过断层的方法取决于断层的落差、煤层厚度、支架最大最小高度、采煤机破岩能力等因素。当断层落差小于煤层厚度和支架最小支撑高度之差，综采工作面可通过调整割煤高度的方法直接过断层。

3.3 挑顶卧底法

综采工作面过断层的方法取决于断层的落差、煤层厚度、支架最大最小高度、采煤机破岩能力等因素。（1）当断层落差大于煤层厚度和支架最小支撑高度之差，可用采煤机截割顶底板岩石采用挑顶卧底法过断层，当顶底板岩石坚硬，采煤机截割不动时，则可采用放炮方法挑顶卧底过断层。（2）根据生产实践，断层落差相当于煤层厚度时，工作面是可以通过的，一般过断层仰斜角不超过15°-16°。但是，落差过大时，割岩量过大，容易损坏设备，煤质变差，不能维持正常生产，需考虑搬家倒面。今后，随着采煤机功率加大，破岩能力增强，断层落差超过煤层厚度时，有时也可以采取硬过的方式。

3.4 综合方法

综合方法顾名思义就是将上述可能会利用到的方法结合在一起进行过断层开采工作，这种方法一般是针对于综采工作面过断层比较复杂的情况，进行综合性考虑而定。一般应采取以下措施处理：（1）为了减少断层在工作面内的暴露范围，遇断层时应适当调整工作面方向。当围岩为中等稳定以上时，工作面与断层走向交角不小于20°-30°，围岩不稳定时此夹角应增至30°-45°。但调整工作面方向，会引起工作面长度变化，需增加工作面支架数或增加三角煤损失。（2）应按断层性质、落差及顶底板岩层硬度等因素确定采用挑顶和卧底或同时挑顶及卧底，做到既有利于维护顶板又减少破岩量。

断层附近可采取以下支护措施;（1）断层处先架设倾斜梁、倾斜棚或斜交梁，采取间隔移架，先移的支架顶梁托住倾斜梁后再移邻架;（2）可在煤壁上预先掏梁窝架设超前梁或超前走向棚;（3）尽量采用带压移架方式，以防松动顶板，并缩小割煤和移架间距，片帮较深时采取超前支护，减少控顶面积;（4）顶板冒空处应架设木垛或用其他材料充填，对破碎地带的顶板可用锚杆加网或注浆锚杆加网等方法支护，以固化顶板;（5）沿断层开巷，采用锚杆-金属网-锚索联合支护，沿断层开巷时巷道尺寸必须与综采面尺寸相适应，以利于工作面从断层一盘逐步过渡到另一盘。

4 综采工作面顶板管理方式的有效优化

对于综采工作面回采工艺中的顶板管理来讲，想要提升顶板管理水平，需要做好以下几方面的工作：（1）优化工作面设计及巷道布置方案，尤其要考虑复合顶板的治理问题;（2）对回采工艺、技术参数及回采工序进行合理选择安排;（3）选择科学有效的支护方式、支护强度及有效的管理方法，确保采场安全;综采工作面端头支护是顶板管理的关键区域，为确保其支护的有效性，应选择支护强度不小于1.2-1.5mp的高阻力支架，同时要考虑支护面积的有效，防止漏顶;（4）采用特种方法和措施过断层破碎带：由于工作面过断层的时候很容易产生顶板坍塌的现象，这就需要采取有针对性的特种防护措施，超前支护，均匀承载与卸压;当顶板破碎较为严重的时候，移架要追机作业，随着采煤机割煤同步進行，才能够及时支护，确保安全顺利稳定推采;（5）对于机、轨两巷超前支护，上下端头的支护，需要采取“先支后回”的方式来进行，安全有效地替换损坏的支架、支柱，消除两巷超前应力对于综采工作面造成的安全威胁，同时，还要合理控制支柱和回柱之间的距离，防止产生漏顶和坍塌。

5 结语

煤炭是工业的粮食，我国一次性能源消费结构中，煤炭占比75%以上，煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生，今后相当长的一个时期内，对能源尤其是煤炭资源的依赖和利用比重是无可替代的，树立安全发展理念，建设双高矿井仍是今后一个阶段的发展目标，因此，正确面对和解决煤炭开采过程中遇到的安全性问题，成为煤炭开采管理工作的关键，尤其是断层构造带采煤，更是安全管理的重中之重。通过对断层带采煤安全问题的分析，笔者提出了综采工作面断层采煤的相关方法，而且就该种方法在以后发展过程中的应用提出了建议和希冀。旨在阐明在实际的煤炭开采过程中，需采用科学、合理的技术和方法来保证煤层顶板的支持功能，防止由于外力条件或内部地质构造的不同引起不同规模或不同程度上的顶板破坏，从而使得我国的煤炭开采事业走上一条健康稳定的发展之路。

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