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1、大采高工作面过断层方法的探讨摘要：文章以5310大采高工作面过正断层F96为例探讨大采高工作面过断层的方法。大采高工作面过断层困难较多，主要集中在顶帮控制、割煤工艺、设备维护、瓦斯防治等方面。文章通过过断层期间合理选择过断层方案、优化割煤工艺、巷帮煤体提前加固结合工作面煤体及时现场加固的方法，总结出大采高工作面过断层管理经验,并取得显著效果。关键词：大采高；断层；加固；割煤工艺1工作面概况5310工作面煤层平均厚度5.75m,煤层倾角2。15。在距切中以南468m处发育一正断层F96,对工作面回采影响很大。5310大采高工作面煤层顶底板情况：直接顶：3m的泥岩，灰黑色，中厚层状，含植物化石。老
2、顶：1.45m的细粒砂岩，深灰色，石英为主，含泥质及白云母碎片，泥质孔隙胶结，胶结中等，显水平层理。工作面共布置145架液压支架，其中过渡液压支架4架，排头液压支架7架，中间液压支架134架。采空区采用一次采全高顶板全部垮落法管理顶板；支架的中心距全部为1.75m,中间支架最大控顶距为5.535m,最小控顶距为4.67mo2F96断层概况煤层赋存情况：根据地质勘探及巷道掘进资料显示，切眼以南468m处发育一正断层F96,断层F96顺煤层的倾向方向延伸，最终尖灭在工作面内。F96断层情况如图1、图2及表1所示。3过断层回采工艺及技术3.1 过断层方案选择从地质情况及断层性质上看，F96断层落差小
3、，揭露不含水、不导水，影响工作面倾向长度为27m,断层两侧煤厚2.53.5m,53105巷该断层处揭露煤厚为1.82.2m,煤层仰角为9,顶底板为泥岩，较软。因此，该工作面过F96断层采用直接推过的方法，减少煤炭损失。3.2 煤体注浆加固3.3 2.1无机材料超前加固由于F96断层均影响机尾部分，断层面附近2030m范围内，顶板压力较大，煤体破碎、松软，容易发生冒顶、片帮事故，在回采过程中会造成机尾三角区片帮顶板冒顶等事故，使得三角区难以控制。因此，结合53105巷煤壁侧破碎情况提出，在机尾距离断层面6080m前，在断层面前后30m范围的三角区内进行水泥浆或无机材料深浅孔注浆加固，以控制机尾6
4、8个支架的顶帮。深浅孔充填注浆方案及参数如下：注浆孔布置：浅孔布置在53105巷靠煤一帮，布置两排钻孔，分为上排和下排，每排钻孔间中心距为300Omnb排间与深孔交错布置，深浅孔间距为150Omm,下排孔距底板为I100mnb上下排间距为IlOOmin,上下深浅孔之间呈“三花”孔布置方式。巷帮孔采用锚杆钻机或帮钻打孔，孔径？准36421111i;浅孔深度200OnIn1；深孔深度800OnIn1；上排孔垂直煤壁向上10-15,左右垂直煤壁；下排孔垂直煤壁；孔口距巷道底板面高2000-2200mm,根据帮部实际情况，孔口选择在围岩较好处，以提高封孔效果和减少裂隙返浆的现象。浅孔封孔深度为5007
5、00mm;注浆方式为孔内采用埋无缝注浆钢管，全长一次注浆施工；浅孔注浆材料为C425水泥+水玻璃，双液注浆，孔口混合，水泥与水玻璃浆液体积比1：0.4；注浆压力IMPa左右；且终孔压力达到23MPa深孔封孔深度为2500-3000mm;注浆方式为全部深孔钻孔采用埋注浆管，孔内下无缝注浆钢管与塑料管，无缝注浆钢管位于外侧，且长度不得小于30OOmn1；深孔采用新型GP-3无机高强注浆材料，水灰比0.6：1,使用成岩剂添加剂量为粉料重量的2%,单液注浆，深孔严禁双液注浆；注浆孔口压力35MPa,且终孔压力达到46MPa深浅孔的注浆顺序如下：钻孔布置顺序：打钻时先打浅孔，封孔，联管注浆，每班注5个钻
6、孔；再进行深孔的“打钻-封孔-注深孔”工艺，或一个班浅孔、下一个班深孔的作业方式。深浅孔注浆顺序：注浆时先注浅孔，深孔一般滞后于浅孔注浆5个孔左右且滞后时间在4小时以上。3.2.2临时煤壁加固工作面过断层过程中，煤壁破碎、顶板破碎、或片帮冒顶严重，工作面围岩难以控制，需要使用专用无机材料工作面对煤壁、顶板进行注浆加固。机尾三角区超前34m注浆。3.3工作面过断层方法3.3.1采高及工作面调斜断层区两侧煤厚为1.53.5m,煤层倾角为9。，回采过程中工作面下部采高为44.511根据过断层影响范围及坡度变化，在进入断层破碎影响区或断层前20m范围前,工作面下部采高应维持在3.8m左右。同时，断层走
7、向角度为110。，工作面机尾-机头真方位为111。，为了让工作面揭露断层时与断层面迎合，且让机尾先揭露断层，则工作面过断层前需要调斜，即机尾比机头进度快35m左右，并于断层前511r调整完毕。3.3.2工作面走向规划如图4,工作面过断层剖面示意图，根据断层倾向、断距及53105巷掘进情况，工作面过F96断层时应有如下规划：工作面距断层前IOm由仰采变为平坡，水平推进，机尾沿53105巷推进，125#左右支架沿煤推进，中间支架尽量排齐、排直,控制角度的同时尽量少割砰，通过断层后68m卧底300-500mm后起坡，恢复“破底挑顶”推进方式过薄煤区。3.4过断层采煤工艺3.4.1采煤工艺(1)正常割
8、煤工艺。工作面断层影响区范围外，如机头126#支架处于正常回采，采用正常设计的采煤工艺，即“端头割三角煤,往返两刀”割煤方式，支架及时支护，成组推溜。煤壁区片帮、端面距超过规定时必须带压拉超前架。移架滞后于前滚筒34个支架，且要控制移架速度、采煤机速度，使得两速度相适应。（2）单向割煤工艺。断层影响区范围内，顶板压力较大，煤体破碎、松软，容易发生冒顶、片帮事故。因此，此区域需要连续、单向的割煤，禁止机尾进刀。此外，工作面过断层揭露砰石时，若采煤机能割动，则采用采煤机慢速割肝通过，若不能，则禁止采煤机强行割砰，应采用爆破工艺破肝，采煤机单向扫肝通过。单向割煤工艺具体叙述如下：a.工作面过断层时，
9、采煤机在机头进刀后由机头向机尾正常割煤并进入断层影响区或揭露断层，及时支护，整个工作面不推溜。b.机尾返空刀，同时推进采煤机后方输送机，采煤机运行至后滚筒超出断层影响区15个支架左右，即距离机尾50In（II5#支架左右），向机尾方向进刀、割煤（肝、扫肝），及时支护，同时，推进机头115#及115126#支架进刀弯曲部分输送机。c.采煤机顺着溜子向机头牵引并推溜，至125#架自动进刀，并向机头割煤，及时支护，推溜。d.采煤机割煤至机头后，由机头正常进刀，并进入下一个循环。e.支护：整个过程中采用及时支护的方式，尤其是断层及破碎区,采煤机前滚筒过后，在不影响后滚筒的情况下，滞后前滚筒2个架移架，
10、若不能马上移架，必须先推出伸缩梁支护，等后滚筒过后23架，带压移架的同时收伸缩梁，并打出所有护帮板，机尾返空刀时可将护帮板收起，两滚筒尽量自下方通过。3.4.2硬肝爆破工艺过断层过程中，当砰石较软,机组能割动时，采取机组割砰通过，机组速度控制到Wmin以下。当肝石较硬，机组割不动时，严禁强行割砰，采取打眼放震动炮辅助机组通过；每天在检修班期间对已揭露的砰石进行打眼放炮，打眼位置根据现场情况而定。施工工序：放炮-割肝工序为“敲帮问顶临时支护打眼装药联线放炮检查机组扫底拉架顶溜”。砰石震动爆破爆破且排除爆破安全隐患之后，方可用采煤机进入扫砰割煤。视具体情况，采煤机扫砰割煤时采用全截深或浅截深工艺，
11、并且控制牵引速度，同时，应控制规定的采高、加强喷雾洒水等；放一次震动炮疏松的砰体，一般可以让采煤机割进三刀左右，三刀之后再进行防震动炮，进入下一个循环。3.4.3工作面推进速度工作面推进速度是影响大采高工作面围岩状态和质量的一个重要因素，过断层期间，顶板压力较大，煤体破碎、松软，容易发生冒顶、片帮事故，且来压不规律，停产或回采速度过慢直接导致煤壁大面积片帮或支架负载过大，并随着时间的推移而恶化，甚至导致冒顶、支架压坏、支架倾倒等问题。所以，须有意识地加快推进速度，减弱工作面矿压的显现，把断层影响区顶板压力甩至老塘。3.5提高支护质量3. 5.1提高液压支架初撑力及工作阻力在过断层过程中，支架需
12、要提高初撑力与工作阻力支架以增大与顶底板摩擦力，减少支架、顶板向后的分力，有效地预防高射炮、防治片帮、防止仰采时支架下滑、倒架、咬架。过断层时，液压泵站提高供液压力为3337MPa,液压支架初撑力不低于26MPa且由支架工负责检查。4. 5.2超前支护过断层时，为防止采动、断层面错动给巷道、煤体带来破坏，回采过程中，机尾距断层面50In左右进行“一梁三柱”超前支护，机尾距断层面30m左右改为“一梁四柱”超前支护。同时，单体液压支柱需要合理的迎山角，才能发挥超前支护合理的作用，单体柱的迎山角一般等于巷道倾角的1618,迎山角过大、过小都会降低支架的支撑能力，同时超前支护的单体液压支柱也要适当增加
13、初撑力，做到迎山有力。5. 5.3加强煤壁支护与管理大采高仰采时，煤壁稳定性较水平开采差，尤其是构造破碎区，如果控制不当，会导致大面积片帮、冒顶，支架出现空顶、下滑、倒架的现象。因此，加强煤壁支护与管理，应做到以下几点：（1）护帮板护帮时必须有效地、最大面积地接触煤壁，并有一定的支护力。（2）护帮板提前于前滚筒12个支架收起，并于控高滚筒过后最短时间内将其打出。(3)破碎、片帮地区应拉超前架，拉超前架时，不应将伸缩梁与护帮板收回，而是拉架同时收伸缩梁，并作出调整，整个过程中不留断面，防治片帮、冒顶进一步恶化。(4)煤体、顶板破碎形成护帮板、顶梁间隙大量漏出时，应于护帮板、架间顶部铺网。3.5.
14、4溜子上窜、下窜或歪架调整措施溜子上窜(机头)、支架上歪时，采用单向割煤工艺，由机尾向机头割煤，工序是：机尾斜切进刀为防止单向割煤拉架、护帮割煤至机头返空刀、卧底扫煤机头向机尾推溜割机尾三角煤进刀下一循环。这样，输送机始终由机头往机尾推移，可以调整溜子上窜；当溜子下窜、下歪时，采用相反方向即可。4取得效果(1)利用检修班对工作面煤体、巷帮提前加固，提高支护质量，加强煤壁支护与管理，仅在断层面前后23架出现间断性片帮，片帮深度600-100Omm,整个过断层期间在断层面前后及其影响区段均未发生冒顶事故。(2)回采过程中单向割煤，合理调整过断层期间的割煤工艺，杜绝了大块肝石卡绊采煤机、工作面溜子的事故，未出现因割肝造成的设备损坏。(3)由于过断层期间减小采煤机截割深度，放缓采煤机速度，未出现大面积片帮，没有出现冒顶事故，消除了过断层对工作面通风瓦斯管理没有任何不良影响。5310工作面通过以上措施，顺利通过F96断层。
