基于綜采工作面過斷層采煤技術分析

馮智杰

（山西世德孫家溝煤礦有限公司，山西 忻州 036600）

斷層問題是由于地殼劇烈運動所造成的一種特殊地質構造，會造成一定的危害，在綜采工作面過斷層采煤技術的應用實踐中，有必要結合復雜的地質條件和煤層開采環境，加強對該技術的創新應用。采取有效的過斷層采煤方法，提高綜采工作面過斷層采煤技術的應用水平和應用效果。

1 綜采工作面過斷層問題

巖層受到作用力之后，如果作用力的強度遠遠超過巖層的強度，就會形成斷裂，發生斷裂，兩側巖層的位移不明顯，稱之為裂隙，如果出現了明顯的位移情況，則將之稱為斷層。在綜采工作面的采煤實踐中，通常斷層的斷距是重要的影響因素，受到地質應力的影響，斷裂構造的性質各有不同，對綜采工作面過斷層采煤的影響，也存在一定的差異性。根據斷裂構造幾何形態的不同，可以將其分為正斷層和逆斷層兩個部分，通常情況下，正斷層是受到張應力的作用或是剪應力的作用形成，斷面層的傾角呈現出陡立狀態，斷層的上盤和下盤之間不存在相互擠壓的現象，斷裂面兩層巖層的穩定性較強，如果正斷層為單一斷層，在過斷層采煤時容易將其忽視。

逆斷層是在壓應力的作用下形成的，上下盤呈現出互相擠壓的狀態，有強烈的煤巖層褶皺，特別是逆斷層中的逆掩斷層面傾角為45°，有著一定寬度的擠壓破碎帶，斷層兩側次生倒轉小褶曲，采煤難度較高。綜采工作面斷層會引起一定的危害，因為斷層會使得煤層附近巖層中出現有害氣體蔓延、水流風險。斷層變成了通道，導致有害氣體和水流等安全隱患因素的進一步擴大，增加了突發性瓦斯事故問題的發生幾率，會使得巖石的穩定性和整體性受到破壞。采煤工作中，工作面頂板和底板的來壓規律受到了直接的負面影響，加大了綜采工作面支護的難度，工作面和斷層走向保持垂直狀態的情況下，綜采工作面會受到整體來壓的影響而出現垮塌，造成大面積冒頂等后果。

在綜采工作面過斷層的過程中，經過斷層巖石時，考慮到巖石處于破碎狀態很容易出現冒頂事故問題，并且冒頂高度，與不過斷層時相比，高度值更大，在采高底板等動態變化下，綜采工作面經過斷層區域時，發生液壓支架傾倒和壓死的幾率更高，工作面的產量會受到影響。在斷層位置出現產量降低的情況，如果斷層的落差較大，產量降低的情況將會更加嚴重，斷層和工作面的夾角決定了工作面的產量，工作面和斷層之間夾角越大，產量下降值較小，夾角越小，會導致產量大幅度降低，采煤方法分類見圖1。

圖1 采煤方法分類

2 綜采工作面過斷層方法

2.1 調整割煤高度法

在采煤過程中避開斷層的方式多種多樣，其中調整割煤高度的方法是一種有效避開斷層的方式，在生產作業之前，首先需要對工作面與斷層前方的距離進行計算，了解距離長短數值，再根據距離數據信息，調整割煤高度。在生產作業的實踐環節，保留頂層煤、底層煤，通過斷層之后再對頂層和底層煤進行開采，該方法通常適用于落差較小的斷層情況下。如果斷層中間的煤層厚度保持在液壓支架可通過的范圍時，利用該方式可以取得理想的成果。但是如果出現了特殊情況，需要上揚工作面降低采高過斷層，以此保證順利的展開采煤作業[1]。

2.2 挑頂起底法

挑頂起底法的應用是截割周圍巖層的一種方式，在斷層中使用采煤機進行挑頂或采取臥底處理的方法，實現順利地過斷層目標。利用該方式可能會遇到兩種情況，一種是截割方向沿著工作面逐步向前推進，這時工作面需要在過斷層之前保持直接底板低于過斷層后的直接底板。采取挑頂法，對照液壓支架的最低通過高度斷層，上下盤之間的煤層厚度應不超過該高度值。在該情況下，可以使用挑頂起底法，查看工作面頂底板周圍巖層的堅硬度，如果堅硬度值較低，需要借助采煤機的功能，實現挑頂起底的處理目標。工作面頂底板周圍有著較為堅硬的巖層，無法使用采煤機滾筒進行切割處理，需要采取超前處理的方式對斷層進行調整，結合現場的實際情況，對該方式的應用效果進行判斷和分析。

2.3 跳采法

跳采法是結合生產作業的具體情況使用的一種方式，如果斷層發生的位置處于工作面兩端，可以沿斷層和煤層平行的方向進行巷道挖掘，這條巷道需要連接到區段運輸巷和區段材料巷，繞開斷層進行回采作業，確?；夭晒ぷ鞯捻樌麑嵤?。如果出現斷層被工作面所包圍的情況時，就必須要使用跳采法進行生產，在斷層位置進行處理，開出巷道，將工作面打通?；夭勺鳂I的過程中，如果傾向斷面的落差較大，同樣需要采取跳采法進行處理，實現綜采工作面過斷層處理的目標，過斷層跳采法示意圖見圖2。

圖2 過斷層跳采法（1.區段運輸巷；2.補充巷道；3.工作面出現的斷層；4.區段材料巷）

2.4 綜合方法

綜合方法是以實際情況為依據，利用綜合性技術方法實現綜采工作面過斷層處理的目標，綜合方法需要集中多方面的技術，配合工藝應用。多種因素會對采煤進度產生影響，采煤技術的綜合方法應用中，要遵循著因地制宜的原則，使用綜合方法相結合的形式，實現過斷層采煤的技術應用目標，綜合考量各種情形，提高技術應用的效果。

3 綜采工作面過斷層技術措施

孫家溝煤礦11#煤南翼大巷回收工作面最大深度340m，平均開采深度260m，頂板底板和煤層無沖擊傾向，為了對沖擊地壓的危害性進行改善，防范沖擊地壓事故問題的發生，確保生產安全和生產效益。在綜采工作面過斷層采煤技術的應用中，需要結合孫家溝煤礦采場的具體條件和情況，制定生產方案、生產計劃，孫家溝煤礦距保德縣城37km，批采煤層為1-13#煤層，區內可采煤層共有8#、9#、10#、11#、13#、15#6 層，現開采11#煤層，采取井下開采的方式，交通條件便利[2]。

3.1 加強支護施工

在綜采工作面過斷層采煤技術的應用中，加強支護管理，做好支護工作，防范冒頂風險，是綜采工作面過斷層采煤技術應用中的關鍵點，必須要防范冒頂事故問題，加強支護，控制斷層頂板。首先需要在斷層附近和工作面巷道附近，做好支護，支護質量、支護數量和支護的安全性、可靠性息息相關，支護的整體效果決定了最終的生產效益。因此在支護中，要按照有關的規范要求展開施工，結合實際的工作需求，增減支護數量。當出現頂板破碎的問題時，需要采取帶壓移架的方式，防范頂板破碎的問題，利用該措施，對移架過程中的被破壞風險進行防范。

3.2 提高推進速度

提高工作面推進速度，可以對頂板破碎程度進行有效的改善工作面推進速度和煤壁暴露的時間之間具有一定的關系，二者為反比。因此提高工作面速度是一種必要的措施，在一定范圍內，加快工作面推進速度，可以提高采煤效率，節約時間成本，實現綜采工作面過斷層采煤生產目標，降低煤壁暴露的時間，快速推進工作面采煤進程，創造更高的經濟效益[3]。

3.3 調整斷層線和工作面夾角

煤層傾斜斷層等于落差或超過落差的情況下，通?？梢圆扇」ぷ髅嫫酵朴策^的方式進行處理，如果斷層線和工作面相交的度數和平行的度數較小，通過斷層時，斷層的暴露范圍較大，斷層線相交的度數或平行的度數較小，斷層大范圍暴露，頂板維護的難度較大。

為了對斷層和綜采工作面交叉面積進行有效的控制，減小面積，可以調整方向，對斷層前的綜采工作面方向進行合理的變換，改變夾角度數，保證綜采工作面和斷層之間形成的夾角度數合理性。夾角度越大，交叉面積越小，降低了頂板維護的難度，但是通過斷層的時間較長，頂板工作面穩定性處于中等水平，綜采工作面和斷層之間的夾角度數應保持在20°～30°之間。頂板穩定性不足的情況下，斷層的綜采工作面的夾角應保持在30°～45°之間，綜采工作面長度增加，因此在使用該方式時，需要對各種因素進行綜合考量，制定最優的施工方案[4]。

3.4 處理斷層處巖石

綜采工作面過斷層采煤技術應用中，處理斷層處巖石是重要的工序，巖石硬度系數低于4，可以采取直接截割的方式進行處理，如果巖石硬度系數較高，則需要采取打眼放炮的形式進行挑頂處理或臥底處理。在處理斷層時要以少裝藥、放小炮為原則，選擇合適的炮眼位置后，再進行打眼作業，放炮時需要做好防護工作，保護液壓支架不受破壞。

在放炮區域內加強對支架的防護，在機架前柱懸掛擋矸皮帶，也可以通過套上防護筒的方式保護支架。經過實踐研究，炮眼會對支架表面的鍍層形成一定的腐蝕作用，表面的鍍銅層會受到最大的影響，因此在該環節處理斷層巖石時，結合煤礦的實際情況，可以采取風鎬處理的方法，提高對斷層處巖石的處理效果。

3.5 提高頂板管理工作水平

認真做好過斷層的頂板管理工作，提高頂板管理的水平是綜采工作面過斷層采煤技術應用中的關鍵工序。由于頂板的破碎程度較高，支架過斷層時，需要在一定的防護下，才能夠完成生產任務，工作面斷層區域轉移支架時，可以采取間隔處理的方式，隔一架、移一架。如果出現了較為嚴重的頂板破碎問題，需要隨著采煤機滾筒割煤同步進行移架處理，采取及時帶壓移架的方式，在工作面支架的處理中進行間隔移架[5]。

3.6 加強設備管理

對綜采工作面過斷層采煤技術應用中使用到的設備設施加強維護和管理，是提高綜采工作面生產效率的關鍵措施，因為在機械設備的應用過程中，很多人力操作無法完成的任務，均可以借助機械設備的功能完成。在機械的力量下進行綜采工作面的過斷層采煤生產活動，在日常的生產中，加強對機械設備的維護和管理，需要定期地進行設備維護，保證綜采設備運行的穩定性。

除了進行日常維護之外，還要制定定期的檢修計劃，確保設備設施的運行狀態穩定，可以順利完成采煤項目，防止出現設備故障、配件損耗問題誘發安全事故的現象，保證工作面的各項生產活動順利實施、材料及時供應。在定期的維護和保養中，針對機械設備的零配件要進行查看，更換掉已經出現了磨損的零配件，及時發現問題，提高對機械設備的維修和管理效率[6]。

4 結論

綜上所述，在綜采工作面中，大力推廣綜采技術，提高綜采工作面過斷層采煤技術的應用水平，需要立足于實際的情況，總結經驗，掌握綜采工作面過斷層的方法和技術措施。保證綜采工作面各項生產活動的順利、高效運行，防范安全事故問題，提高綜采工作面的生產效益。