斷層影響區工作面支架穩定性及圍巖控制措施

邰高峰

（山西古交西山義城煤業有限責任公司，山西 太原 030203）

地質條件多變、巖層起伏變化、存在隱蔽構造等，是影響煤礦安全開采的重要因素，在煤炭開采過程中需及時采取相應技術措施，才能保證工作面安全開采[1-3]。本文結合義城煤業18201工作面地質情況分析了工作面過斷層影響期間支架穩定及圍巖控制技術。

1 概況

義城煤業18201工作面位于二采區，工作面傾斜寬123m，走向長315m，開采8號煤層，煤厚3.0m～3.5m，平均3.3m，煤層傾角10°～22°，平均14°，煤層厚度變化較小。頂底板情況見表1所示。該面整體呈單斜構造，局部有次一級小的褶曲構造。據地面勘探、大巷掘進情況，該面無大斷層，區內小斷層落差較小，走向延伸較短。

表1 煤層頂底板情況表

18201工作面采用綜采工藝，全部垮落法管理頂板，采高3.5m，循環進度0.6m，采用ZZ5200/19.5/42型支撐掩護式液壓支架支護頂板。

2 支架穩定性控制

由于工作面煤層傾角平均14°，局部達到22°，加之工作面采高相對較大，在斷層影響區，煤層傾角易出現局部增大現象，且煤層及頂底板破碎，工作面支架受力狀態改變，支架穩定性差。

2.1 支架防倒防滑措施

為減少支架傾倒事故的發生，根據工作面采高及支架性能，煤層傾角大于15°時，需采取以下技術措施：

（1）結合工作面順槽及工作面煤層起伏及揭露斷層情況，對工作面進行調斜，使下端頭回采進度領先于上端頭，從而使工作面處于偽傾斜狀態，減小工作面實際傾角，并確保支架與煤壁垂直，拉架即可抵消下滑。

（2）割煤后及時從下端頭往上端頭進行拉架，拉架時應先伸出伸縮梁，并采取帶壓擦頂拉架，保證支架與頂板接觸，再逐步收回伸縮梁，到位后及時升架，并保證支架初撐力。需停機拉架時，需使采煤機空刀上行至距被拉架3個架以上。

（3）第一架移到位后必須按規定升緊并調整好姿態，可靠固定（必要時可使用錨索錨鏈固定），作為以下各架拉架的依托。

（4）各支架間的防倒防滑裝置必須連接有效可靠，若有損壞必須及時更換。

2.2 支架傾倒處理措施

工作面液壓支架出現傾倒后應采取以下技術措施：

（1）支架傾倒與支架接頂接底不實有很大關系，當支架出現傾倒，應先清支架底座及前方浮煤，并采用臨時支柱對支架前方頂板進行支護。

（2）在傾倒支架下側打設兩個單體支護，一個位于兩個支架前連桿之間，另一個位于傾倒支架立柱柱窩下側與鄰架底座之間，并給支護帶上注液槍。

（3）將傾倒支架頂梁上側采用斜拉千斤頂和鏈條與上側鄰架的底座相連，之后同時伸出側護板、拉緊斜拉千斤頂。

（4）通過推拉傾倒支架鄰近架推拉千斤頂，實現拉傾倒架，在推拉的同時將之前打設的單體柱及斜拉千斤頂供液進行調架。倒架嚴重時，需進行多次的循環調架。

3 圍巖控制技術

3.1 過斷層方法

在過落差1m左右的小斷層時，采用調整采高直接切割平推的方法通過，應采取以下措施：

（1）司機應選擇適當的牽引速度，隨時注意采煤機運行情況，防止超負荷運行。

（2）采煤機司機根據斷層性質和落差嚴格控制挑頂和臥底量，每次不超過200mm，掌握好坡度，斷層處頂底板與周邊應割平，不能出現臺階，控制好采高。

（3）支架工需不斷觀測煤壁及頂板情況，通過片幫及頂板破碎區時采用帶壓超前拉架，發現有漏冒頂征兆時，及時采取有針對性的措施，嚴禁出現不接頂現象。

3.2 煤壁片幫控制

工作面斷層影響區圍巖破碎，穩定性差，煤壁對頂板的支承力弱，加之工作面超前支承壓力的影響，在工作面過斷層影響區時，極易出現煤壁片幫和冒頂現象，嚴重影響工作面安全。在過斷層影響區時應采取以下措施：

（1）進入斷層影響區域時，應嚴格按照過斷層的技術措施進行割煤，嚴格控制采高，且保證頂底板及煤壁平直。煤機進刀處不得留頂煤，及時伸出伸縮梁頂住煤壁。采煤機司機應時刻觀察煤機前后煤壁及頂板情況，發生片幫時需停機處理。

（2）前滾筒割煤后，及時打開護幫板支護機道上方頂板，并保證接頂，無法接頂時需勾頂。護板幫打開后，需控制端面距小于300mm，否則需提前拉架。

（3）煤壁及頂板正常區域采煤機割煤后，拉架滯后后滾筒3～5m。當拉架速度慢，滯后超過15m時，需停機拉架。在通過斷層影響區，出現煤壁片幫及頂板破碎漏頂時，必須減速割煤，拉架需緊跟前滾筒，及時帶壓擦頂拉架。

（4）拉架后必須保證支架接頂，不能接頂時需采取相應措施，并保證支架初撐力在24MPa以上。

（5）根據煤壁片幫及頂板情況，在工作面煤壁布置注漿加固鉆孔，對煤壁及破碎頂板進行注漿加固。工作面煤壁注漿采用聚氨酯類化學漿，在工作面煤壁布置注漿加固鉆孔。根據現場情況，條件惡劣區鉆孔間距為5m，開孔高度距頂板1m，孔徑42mm，孔深8m，鉆孔與水平方向成25°角。鉆孔角度根據頂板破碎情況進行調節，在頂板冒頂區鉆孔角度可適當增大。鉆孔布置如圖1所示。

4 結語

18201工作面回采過程中共揭露小斷層3處，斷層落差最大1.2m，平均0.8m；回采過程中工作面局部最大傾角21.6°。

圖1 工作面注漿鉆孔布置剖面圖

工作面在回采過程中嚴格執行預定的各項技術措施。在工作面傾角增大及過斷層期間，及時進行工作面調斜，采用偽斜開采，減小了工作面傾角和工作面同時揭露斷層范圍。通過采取支架防倒技術措施，保證了工作面過斷層及傾角增大區域支架的穩定，支架傾斜情況明顯減少。工作面過斷層期間，采取過斷層技術方案及防止煤壁片幫技術措施，工作面的煤壁片幫次數、范圍、深度等都明顯降低。經在局部區域進行注漿加固，工作面的回采進度達到正常區域的80%以上，有效保證了工作面安全回采。