综采工作面过断层技术及实践探析.pdf

2 0 1 7 年第 1 期 互 娃蒺 斜技 3 5 综采工作面过断层技术及实践探析 李 鑫 山西焦煤 霍州煤 电集 团汾河焦煤公 司回坡底煤矿 ，山西 临汾 0 4 1 6 0 0 摘要 本 文主要 对某矿综采 工作 面过断层 的实践经验进行 总结，主要 包括过 断层技 术概况 以及主要 流程 ，然后研 究了 这个过程中的关键5 - 艺，阐述了该阶段需要妥善处理的相关问题，以期为类似工程提供参考依据。 关键词 过 断层技 术综采 工作 面 支护顶板 中图分类号T D8 2 3 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 7 ． 0 1 ． 0 1 6 Te c hn ol o g y a nd pr a c t i c e o f f u l l y m e c han i z e d m i n i n g f a c e pa s s i ng t hr o ug h f a ul t Li Xi n S h a n x i c o k i n g c o a l g r o u p H u o z h o u c o a l p o w e r F e n He c o k i n g c o m p a n y H u i p o d i c o a l mi n e ， S h a n x i L i n f e n 0 4 1 6 0 0 Ab s t r a c t T h i s p a p e r s u mma r i z e s t h e ma j o r e x p e r i e n c e t h a t f u l l y me c h a n i z e d mi n i n g f a c e p a s s e d t h r o u g h t h e f a u l t ，i n c l u d i n g t h e o v e r v i e w p a s s i n g t h r o u g h the f a u l t t e c h n o l o g y a n d the ma i n p r o c e s s ， a n d t h e n s t u d i e s th e k e y t e c h n o l o g y o f t h i s p r o c e s s ，d e s c r i b e s the r e l a t e d i s s u e s th a t n e e d t o p r o p e r l y h a n d l e i n th e s t a g e ， i n o r d e r t o o ffe r a r e f e r e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s ． Ke y wo r d s t e c h n o l o g y p a s s i n g thr o u g h the f a u l t f u l l y me c h a n i z e d mi n i n g f a c e s u p p o r t r o o f 煤矿综采工作面施工过程中，经常会遇到过断 面的情况 ，如果采取科学合理的措施来过断面，就 能够提高开采工作效率，并能够减小事故发生率 ， 保障国家财产安全与人身安全 ，从而能够推动开采 工作顺利进行 ，提高煤矿经济效益。因此 ，本文研 究了综采工作面过断层技术及实践应用。 1 过断面技术概况及步骤 1 ． 1 过 断面技 术概 况 过断层主要包括两个关键参数 1 断层上 下盘顶底板间的煤层高度。过断层难度高低和对应 煤层的高度存在着非常密切的联系， 后者数值愈大， 难度愈低；反过来就存在较大难度。其次，设备准 许最小煤层厚度。一般该指标数值愈小，难度愈低， 反过来，则难度愈大。 1 ． 2 主要 步骤 1 ． 2 ． 1 提前预测断层出露的产状与延展方向 具体来说 ，主要按照物探与巷道掘进过程中的 具体揭露状况 ， 预先分析断层出露产状与延展方向， 收稿 日期 2 0 1 6 一 l 1 一 O 8 作者简介 李鑫 1 9 8 7 ． ， 男， 山西临汾人， 毕业于太原理工大学 本科 ，助理工程师 。 然后 ，按照过断层过程中具体的揭露状况迅速对其 产状及延展方向进行调整 ，这是安全通过的基础。 1 ． 2 ． 2 选 用科学合理 的方案 具体的实践之 中，存在着一 系列 的过断层方 法，主要包括两类 第一，调整采高法。也就是当 断层上下盘顶底板之间的煤层高度 H在设备允 许最小煤层厚度 T之上时，此时，能够通过留 顶或者底煤的手段来减小采高，每刀留煤厚度保持 在 0 ． 1 - 4 ． 1 5 m范 围之 内，过断层以后逐渐见顶见底 进行开采 ，重新以原来的采高来进行 ；第二，留顶 卧底法或挑顶起底法。当 H在 T之下的时候采用。 围岩质地相对松软的时候，主要以煤机割岩通过； 同时，如果围岩质地非常坚硬 ，那么是禁止通过采 煤机硬性地割煤，首先通过放震动炮法将岩层破碎， 然后再以相对较慢的速度进行截割并装岩。 对于上述技术，不管选择其中的哪一种 ，重点 是工作面与断层面的夹角与通过层位的控制。主要 兼顾以下几方面 1 工作面破碎顶板暴露范围。 尽量减小断层面和工作面两者之间的夹角，但是一 般能够调整区间则相对较小 ； 2 推进前方梁端 顶板和煤壁的控制。不管选用留顶卧底法或挑顶起 底法，都需要充分确保梁端顶板的有效支护 ，避免 3 6 童 聪蕉 斜技 2 0 17 年 第 1 期 发生漏顶事故 ；第三，工作面设备的控制。按照断 层上下盘在工作面揭露情况 ， 要是某个盘发生破顶 ， 那么其余那个盘也有可能将发生破底 ，以确保工作 面刮板输送机没有陡坡 ，降低采煤机爬坡难易程度， 防止发生顶梁错茬与支架歪斜的问题；第四，断层 在工作面出口处的控制。回采巷道掘进当中或者后 期进行了相应的改造 ，已妥善处理 了断层。回采过 程中，尽量选择相同的处理措施 ，要不然将会导致 安全出口产生台阶而使其畅通性丧失。 1 ． 2 ． 3 推采过程中片帮煤壁与破碎顶板的控制措施 推采的时候 ，因没有明确掌握地质状况或者处 理不科学 ，那么就很容易导致顶板接触不紧密，使 其在支架顶梁与梁端上方离层而破碎，而且并未在 第一时间之内对其进行维护 ，最终导致端面冒顶。 煤壁片帮之后导致梁端距有所提高，顶板破碎沿着 梁端滑下来而引起端面冒顶。因此，这个过程中片 帮煤壁与破碎顶板的控制技术非常关键。主要包括 以下几种 1 常规控顶支护方法。①及时支护。具体 的生产实践之中，采煤机割煤以后，首先移动支架 ， 接着移动刮板输送机，完成移架工作以后迅速将护 帮板打开，避免煤壁片帮；②超前移架。当工作面 部分区域片帮超过 0 ． 8 m的时候，能够在采煤机之 前移架，并在第一时间之内对空顶区进行支护，采 煤机经超前拉移支架的时候 ，驾驶员一定要高度警 惕 ，不能割碰到其顶梁 ；③带压擦顶移架。移架过 程中尽可能地少降柱 ，确保立柱具有支撑力 ，使顶 梁移 动过程 中与顶板 紧贴。这个环 节应 当试探性 地 移动 ，禁止硬性地移架，防止将其部件损坏。 2封顶封帮控制方法。①平行工作面挑梁 护顶。割煤以后，要是短期之内刚刚暴露的顶板不 会 冒落 ，但是当移架的时候或许会 冒落 ，此时能够 选择该方法，主要步骤如下优先将顶板完整位置 的支架移动，接着在支架前梁上部，设置一至两条 木板 长度为 2 ． 4 m，与煤壁保持平行 ，利用它 将周围不完整的易冒顶板挑住 ，然后移动顶板破碎 位置的支架。在这里，要是顶板破碎程度非常高 ， 同时非常容易发生冒落，则应当在挑梁上部辅助相 应的护顶材料。例如木板 、金属网等 ；②垂直煤壁 架棚护顶。如果采场上部顶板随采随落，冒落面积 相对偏大，通过上面的方法无法及时支护，而且顶 板不具备降落支架前梁来放置木梁的条件。此时， 可以在相邻支架 间超前布置钢轨 与煤壁方 向呈 9 0 。 进行护顶，通过钢丝绳或者锚链将钢轨固定到 顶梁上，前端与煤壁保持紧抵。移架过程中，通过 钢轨来隔离采场和破碎顶板，降低破碎顶板的漏石 量；③板梁护帮。如果煤壁片帮问题较大，支架端 面距较宽 ，护帮板无法将帮护住 ，这时可以紧靠煤 壁设置上贴帮木板梁进行保护。 3 对破碎顶板注浆加 固法。通过这种方法 对破碎顶板进行加固，使得破碎区域中的松散岩石 相互胶结 ，变成一个有机体，使围岩的承载能力有 所增加，最终能够确保巷道顶板不会发生垮落。 各种技术 ，均遵循下面的原则 割煤过程中， 尽量少割多移快移 ，降低空顶时间，避免顶板端面 冒落 ；漏顶处理过程中，应当优先处理两头 ，然后 是 中间 ，也就是从 顶板保持完好 的 区域进行 维护 ； 如果情况有必要 ，应当将正规循环打破，优先对工 作面某一段进行处理， 然后对另一段进行集中处理； 应在矸石量大的煤流上部位置停下采煤机，刮板输 送机弯曲度保持在准许区间中，除此之外 ，液压支 架的仰俯角 、初撑力等均应当满足要求。 2 工 程实 践 2 ． 1 工作面地质条件 回坡底煤矿 1 0 5 0 1 综采工作面两巷沿煤层走 向方 向布置，1 0 ． 5 0 1 1 巷长度为 1 2 6 2 m，分四段 ， 其 中 A段长度为 2 5 0 m，B段长度为 6 6 m，C段长 度为 5 4 9 m；1 0 ． 5 0 1 1 绕巷长度为 3 9 7 m；1 0 ． 5 0 1 2巷 长度为 1 3 4 0 m，分三段，其 中A段长度为 2 5 0 m， B段 长度 为 3 1 0 m，C段 长度 为 7 8 0 m；1 0 ． 5 0 1 切 巷 长度为 2 5 0 m，分两段，其 中一切巷 1 6 3 m，二切 巷 8 7 m。工作面分两段进行回采 第 1 段推进长度 3 9 7 m，切巷长度为 1 6 3 m；第 Ⅱ段推进长度 8 6 5 m， 切巷长度为 2 5 0 m。工作面煤层赋存稳定 ，平均厚 度为 2 ． 6 m， 属 中厚稳定煤层 ， 煤层结构复杂 ，含 1 ． 2 层不稳定夹矸，煤层倾角为 4 。 ～1 2 。，其直接顶、 基本顶 、直接底分别是泥岩 、9 煤、K 2灰岩 、粉 砂岩，厚度分别是 2 ． 3 m、1 ． 0 m、1 0 m、4 ． 5 m；局部 区域有伪底 ，大约为 0 ． 5 m厚。存在着大量的断层 ， 每隔 2 0 0 m存在一组，它们都是正断层 ，最大与最 小落差分别是 5 ． 6 m和 1 ． 5 m，对回采工作造成不小 的影 响。 2 ． 2 设备 概 况 五机一架，也就是掩护式液压支架 、中双链刮 板输送机、交流电牵引采煤机、锤式破碎机、中双 下转 第3 9页 2 0 1 7 年第 1 期 娃晨 斜救 3 9 刮板输送机与平巷转载机的搭接；刀数过低，综采 工作面的调斜时间增加。通过计算取每个调斜循环 采煤机割 8刀，取 7 短刀，一通刀。 3 ． 3 综采工作面中心侧的前移量 运输平巷位于虚中心调斜的中心侧，综采面调 斜的起始位置至调斜的终点位置的距离就是综采工 作面调斜中心侧的前移量。8 8 0 4工作面调斜布置如 图 4 所示 。 S nx， B 910． 6 5 ． 4 m 图 4 工作面调 斜布置 4 工程实施 调斜第一刀从 8 6 号支架开始，采煤机向机尾 割煤 ，只移架不推溜，采机割到机尾后空刀返回 7 4 号架 ， 从 7 4 号架向机尾移溜 ； 第二刀从 7 4 号架开始 ， 采机向机尾割煤 ，只移架不推溜；采机空刀返回至 6 2号架 ， 从 6 2 号支架向机尾推移刮板输送机 ； 第三 刀从 6 2号架开始 向机尾割煤 ，只移架不推溜 ，采 机空刀返 回至 5 0号支架；第四刀至第七刀按 1 8 m 的割煤长度依次递增；第八刀从 1 号支架开始，采 煤机向机尾割煤移架推移刮板输送机，全工作面调 直，完成一个调斜循环，机头侧推进 0 ． 6 m，机尾侧 推进 4 ． 8 0 m。如此循环往复，完成 1 7 ． 1 。的 8 8 0 4综 采工作面调斜工作。 5 结语 实施 8 8 0 4 综采工作 面的调斜开采技术 ，多 回 收煤炭资源 2 ． 2 7万 t ，直接经济效益 l 1 3 5 万元 ，减 少了煤炭损失，提高了采面回采率 ，同时为该矿调 斜 回采积累了丰富的实践经验，也为条件类似的旋 转调斜 回采工程。 【 参考文献 】 [ 1 ] 杜计平 ， 孟宪锐 ． 采矿学 [ M】 ． 徐州中国矿业大 学出版社，2 0 1 5 ． [ 2] 宋立兵 ． 哈拉沟煤矿 2 2 5 2 8综采面调斜开采设计 [ J ] ． 中国煤炭，2 0 1 4 7 ． [ 3] 马旋 ．“实中心旋转 ， 弧形甩面法”在 综采工作 面的应用 [ J ] ． 煤矿现代化 ， 2 0 1 2 1 ． 上接 第3 6页 链转载机、胶带机 三部 。 2 - 3 过 断层 实践 1 0 ． 5 0 1 综采工作面通过正断层 其具有 7 ． 5 ～ 8 ． 6 m 的落差 的时候，胶带巷在断层位置有一个低洼区 段，掘进 的时候曾经 出现过冒顶 ，冒顶高度处在 8 m左右； 后期对这部分巷道实施相应的落底处理 ， 然而，转载机等各种大型机械依旧不容易通行，所 以，提前对其进行牵移 ，从而避开这一个区段 ；在 转载机和刮板输送机两者间配备了过渡刮板输送 机 ，确保工作面运输系统的顺利通行。另外 ，还在 这个区段配备了锚索 ，辅助工字钢来提高顶板支护 效果，并配置了超前支护，为安全通过这个区域提 供了坚实的保障。 过断层的时候 ，按照施工现场具体状况 ，在最 短时间之内优化相关方法，科学合理地调整工艺， 保证 良好的爆破效果。技术部门每 日绘制工作面简 图，指定专门的职工负责打探眼，以掌握煤层位置， 然后认真分析 ，尽快把结果上报到区队，提供准确 的基础数据。 3 应用效果 通过引入上面的各种相关方法，总计推采长度 为 7 5 m，实现了对顶板的有效控制，没有发生一起 漏顶、冒顶事故 ，且提高了工作效率，取得 良好的 效益 。 【 参考文献 】 [ 1 ] 李龙生 ， 韩晓东． 厚煤层综放工作 面过特大断层 技术实践 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 2 ， 1 0 5 2 5 4 ． [ 2] 刘 强 ， 魏 秉 祥 ， 杨 兴 廷 ， 王 伟 ．综 采 工 作 面 过 断 层 及 揭 露 尾 巷 层 位 控 制 技 术 [ J ] ． 煤 炭 工 程 ， 2 0 1 3 ， 0 9 5 0 5 2 ． [ 3 ] 杨科 ， 王志根 ， 华心祝 ， 朱若军 ， 李志华 ． 超长大 采高综采工作面过大落差断层技术及应用 [ J ] ． 煤 炭科学技术 ， 2 0 1 6 ， 0 6 8 9 9 3 1 1 6 ． [ 4] 吕兆海 ， 张建华， 黄相明， 李立波 ． 综采工作面过断 层群开采关键工艺技术实践 [ J ] ． 煤 ，2 0 1 1 ， 0 3 1 3 1 6 ．