綜采工作面過大斷層仰采技術研究

張國卿

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

1 概述

店坪煤礦5-302工作面位于830水平三采區左翼，工作面東為井田邊界，西為830南翼系統大巷，南為5-304工作面（未采），北為5-210工作面采空區。工作面可采煤層為5#煤層，走向長度為1875m，傾向長度為220m，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤工藝。工作面割煤采用MG650/1630-WD型雙滾筒采煤機，采高3.5m，截深0.75m，滾筒Φ2.0m，同時采用ZFG13000/27.5/42型液壓支架，全部垮落法管理頂板。

工作面回采煤層屬石炭二疊紀煤層，煤層平均厚度為3.1m，直接頂以炭質泥巖及粉砂巖混合為主，平均厚度為2.0m，基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為6.7m。5-302工作面已回采590m，根據地測科提供資料顯示，5-302工作面回采至450m及980m處分別揭露兩條正斷層F5、F7，兩斷層上盤煤層下移，其中F5斷層走向為N60°W，傾角為60°，斷層落差為0.8m，F7斷層走向為N75°W，傾角為45°，斷層落差為3.0m。當工作面回采至450m處時采用強行帶壓過F5斷層破碎帶，但由于F7斷層落差較大采用強行帶壓回采方法過斷層破碎帶存在很多問題。對此店坪煤礦綜采隊通過技術例會，分析了傳統帶壓回采主要存在問題，并根據實際情況決定采用仰采技術過F7斷層，同時采取有效的支護措施，力求保證5-302工作面安全順利過大斷層破碎帶。

2 強行帶壓過F7斷層存在的問題

（1）5-302工作面煤層厚度為4.0m，F7斷層落差為3.0m，斷層上、下盤重疊煤層厚度為1.0m，而采用強行帶壓過斷層時，工作面頂板預留厚度為1.0m煤層。在回采時受壓力影響頂板煤層難以預留，從而加大了工作面液壓支架頂梁損壞率，支架頂梁長期受壓造成支架移架困難。

（2）采用強行帶壓開采時采煤機切割巖石量大，同時斷層處巖石主要以砂巖為主且呈層狀結構，采下的巖石塊狀較大，經常造成采煤機切割部及刮板輸送機溜槽、刮板鏈損壞，造成設備成本及維修費用較高。同時，巖石的增多，造成選煤廠選煤效果差。

（3）F7斷層走向為N75°W，傾角為45°，斷層貫穿整個工作面，斷層下盤巖石上移，采用強行帶壓開采時工作面從斷層帶至停采線割煤量少，初步估算損失煤炭量31.5萬t，經濟損失達800萬元。

3 仰采技術過F7斷層施工方案

3.1 仰采施工方案

（1）5-302工作面在回采時從回風順槽側首先揭露F7斷層，斷層處煤層在工作面推進方向的前上方，在仰采時為了減少頂板巖石切割量，將工作面采高降低至3.0m，且通過計算在揭露斷層前17m處機尾段開始以10°提架爬坡。如圖1所示。

（2）當工作面仰采6m后液壓支架頂梁進入上盤頂板巖石層（炭質泥巖），繼續以10°仰角回采11m后揭露F7斷層，此時工作面液壓支架頂梁進入F7下盤煤層底板。

（3）工作面液壓支架進入斷層下盤煤層后，逐漸提升采高并繼續以10°仰角回采。繼續推進10m后，液壓支架頂梁進入下盤煤層頂板巖石層，此時及時調整采煤機滾筒及液壓支架角度采用近水平回采。

圖1 5-302綜采工作面F7斷層剖面示意圖

3.2 仰采過斷層期間支護措施

5-302工作面采用仰采工藝過F7斷層時，由于巷道坡度較大，采煤機在爬坡期間需破斷層上盤頂板巖石層，而F7斷層上盤煤層頂板往上2m范圍內主要以炭質泥巖為主，其中夾雜著兩層粉砂巖厚度為0.6m，當采煤機破該巖石層時頂板難以預留，出現破碎、冒落現象，同時工作面過斷層時受構造壓力影響，斷層兩盤煤巖層也會出現破碎現象。決定在過斷期間對工作面頂板施工超前加長錨桿支護，具體施工方法如下：

（1）過F7斷層期間超前錨桿支護采用長度為3.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，Φ22mm，加長錨桿，每根錨桿沿工作面頂板以10°坡度布置。

（2）當工作面以10°斜坡仰采5m時，開始施工超前錨桿支護。施工超前錨桿支護采用型號為ZQC-50/2.5S鉆Φ28mm八字型鉆頭的麻花鉆桿聯合進行鉆孔，鉆孔深度為3.0m，鉆孔間距為1.75m。

（3）鉆孔施工完后依次填充樹脂錨固劑，每個孔填充兩支錨固劑（一支MSK23/35、一支MSKC23/60型）。

圖2 5-302工作面過F7斷層施工超前錨桿支護示意圖

（4）為確保在回采時超前錨桿支護穩固，加長錨桿錨固后，在鉆孔以外錨桿端頭施工固定托架，托架長度為2.0m，每組托架由兩根加長錨桿固定，如圖2所示。

（5）第一組超前支護施工完后，液壓支架頂梁緊貼超前錨桿支護進行帶壓回采，當采煤機割煤2m后開始施工第二組錨桿超前支護，相鄰兩組超前支護交錯布置，直至工作面液壓支架進入斷層下盤煤層頂板時停止施工超前支護。

4 結語

5-302工作面采用仰采技術平推過斷層帶，在過斷期間對破碎帶頂板施工超前錨桿支護，保證頂板穩定，解決了工作面在過斷層時回采難度大、頂板維護困難等難題，保證了工作面回采效率，避免了機械設備過斷層帶時磨損、損壞，取得了較好的經濟、安全效益。