張衛(wèi)強(qiáng)

(山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西 壽陽 045400)

0 引言

在大采高工作面進(jìn)行回采時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)采面突然降低的情況，經(jīng)常有頂板漏矸的現(xiàn)象出現(xiàn)。有時(shí)候斷層的出現(xiàn)還會(huì)受到其位置的影響，當(dāng)斷層的落差較大時(shí)，穿過斷層的破裂帶時(shí)會(huì)由于采高差異較大的原因而使工作面的支護(hù)存在較大的難題，而且過斷層工藝還會(huì)受到斷層傾角、賦存條件等多方面的影響。當(dāng)?shù)V井所處的區(qū)域較為特殊時(shí)，斷層的變化將會(huì)變得更加復(fù)雜，當(dāng)穿過多個(gè)斷層時(shí)也會(huì)受到地質(zhì)因素的影響，最終導(dǎo)致整個(gè)礦井的回采率受到不同程度的影響。關(guān)于過斷層的處理方式大多選擇重開切眼及縮短巷道的長度?；诖耍瑸閷?shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的生產(chǎn)效率及回采率的提升，需要對(duì)現(xiàn)階段的回采方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化[1]。

1 過斷層方法

目標(biāo)礦井現(xiàn)階段的額主采煤層煤質(zhì)為亮煤，整體賦存結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，其中存在一厚度為0.03m的矸石層，整個(gè)目標(biāo)煤層的平均厚度為2.5m，直接底主要為細(xì)砂巖，直接頂主要為砂質(zhì)泥巖，厚度分別為2m及2.7m，整個(gè)工作面屬于近水平煤層。采空區(qū)的處理方式為全部垮落法，采煤方法為雙滾筒采煤法，頂板的支護(hù)方式為液壓支架支護(hù)。目前主采煤層的工作面長度為250m，煤層傾角平均為5°，高度差為2.5m。長期掘進(jìn)過程中經(jīng)常會(huì)受到諸多外界環(huán)境因素的影響，包括地殼運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化等因素的影響。斷層周邊的煤層梯度變化較為明顯，最終體現(xiàn)在工作面推進(jìn)方向上有一定的提高。但由于整體開采坡度較為平緩，機(jī)頭位置較高，煤體容易被外界因素破壞。為進(jìn)一步有效越過斷層，需要對(duì)采高進(jìn)行合理調(diào)整，最終優(yōu)化整體回采工藝，實(shí)現(xiàn)礦井頂板的控制。

(1)采高調(diào)整

a、工作面斜度調(diào)節(jié)。在礦井巷道的回采過程中，斷層與工作面之間的存在的相互接觸面，容易出現(xiàn)巷道與煤壁之間的片幫。因此，在出現(xiàn)斷層之前需要對(duì)巷道的斜度進(jìn)行預(yù)先調(diào)整。具體調(diào)斜的方法為：當(dāng)預(yù)探出現(xiàn)斷層時(shí)需要在已知巷道傾角的前提下，了解其前后夾角，在遇到斷層約為5m的范圍內(nèi)，一般應(yīng)當(dāng)保證機(jī)頭相比于機(jī)尾速度慢約15m。

b、過斷層調(diào)整采高。關(guān)于過斷層開采厚度的調(diào)整需要依據(jù)以下幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：第一，煤層賦存性質(zhì)；第二，斷層所處地質(zhì)環(huán)境；第三，斷層的特征，包含傾角、產(chǎn)狀、斷層間距等；第四，巷道周邊的掘進(jìn)情況。針對(duì)上述幾個(gè)參數(shù)的改進(jìn)措施包含：第一，在距離開采傾斜角的位置約為4m位置影響范圍內(nèi)開始巷道的起坡；第二，在進(jìn)行巷道起坡過斷層時(shí)以采高4m作為起點(diǎn)；第三，為保證巷道的有效推進(jìn)，應(yīng)當(dāng)從底板位置開始巷道的推進(jìn)，當(dāng)開采近煤層頂板是應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)留頂煤；第四，當(dāng)沿巷道進(jìn)行后續(xù)的推進(jìn)作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量保證支架處于平直推進(jìn)的狀態(tài)；第五，當(dāng)越過橫斷面后應(yīng)當(dāng)保證采高不變，隨掘進(jìn)而逐漸降低采高；第六，當(dāng)煤層頂板具有煤矸石時(shí)應(yīng)當(dāng)沿煤層頂板水平推進(jìn)，采用臥底法時(shí)需要逐漸恢復(fù)采高。

(2)過斷層回采

a、采煤機(jī)割煤

綜合分析近年來的礦井事故，常見的事故原因?yàn)槊绊敿捌瑤汀．a(chǎn)生上述兩種事故的主要原因?yàn)椋菏紫?，斷層帶很容易出現(xiàn)風(fēng)化等特殊情況，煤體較為松軟，在回采時(shí)很容易出現(xiàn)煤體破碎的情況；其次，當(dāng)巷道掘進(jìn)至斷層面時(shí)也會(huì)使事故的發(fā)生率明顯提升。關(guān)于上述兩種問題的處理方式如下：可以在斷層區(qū)域不割煤，同時(shí)，當(dāng)通過斷層時(shí)，采煤機(jī)應(yīng)當(dāng)減速，緩慢切割煤矸石，當(dāng)遇到較難切割的煤矸石時(shí)應(yīng)當(dāng)停止作業(yè)，不可以強(qiáng)硬破碎。遇到堅(jiān)硬矸石的處理方式為：采煤機(jī)進(jìn)刀尾部開始切割。當(dāng)進(jìn)入故障區(qū)域時(shí)應(yīng)當(dāng)在暴露面出現(xiàn)之前及時(shí)移動(dòng)采煤機(jī)機(jī)頭，當(dāng)采煤機(jī)尾部進(jìn)入到煤層時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)推進(jìn)刮板輸送機(jī)，采煤機(jī)逐漸采用滾筒進(jìn)行割煤，并在截割過程中及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)工作。當(dāng)上述操作均完成后需要采煤機(jī)回空刀，隨后進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)作業(yè)，靠近85m位置處時(shí)停止截割完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)。

b、松動(dòng)爆破除矸

當(dāng)采煤機(jī)截割的巖石硬度較大時(shí)很可能會(huì)對(duì)采煤機(jī)的截齒造成不同程度的損傷，這種情況下需要對(duì)巖體進(jìn)行預(yù)先松動(dòng)爆破，隨后進(jìn)行采煤機(jī)的相關(guān)截割操作。具體的爆破流程為：頂部敲擊、支護(hù)、鉆孔爆破、割煤、支架支護(hù)、繼續(xù)割煤。

2 頂板控制方式

在過斷層的過程中支架不會(huì)出現(xiàn)故障，能夠長時(shí)間保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。當(dāng)支護(hù)從開始位置過渡到較高的位置是需要支架能夠與頂?shù)装辶己媒佑|。支護(hù)過程中需要保證支架的初撐力大于30MPa，對(duì)應(yīng)的水泵壓力值應(yīng)當(dāng)大于35MPa，這一壓力值能夠有效保證支架的支護(hù)效果。在移架過程中可以通過降低移架速度以實(shí)現(xiàn)支架摩擦力的減小，進(jìn)而避免對(duì)采煤機(jī)及頂板造成傷害，當(dāng)完成支護(hù)作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)移除支架并伸出護(hù)幫板。對(duì)于巷道頂板的處理應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理浮煤，開采高度應(yīng)當(dāng)大于4m，從而有效防止頂板被破壞，有效實(shí)現(xiàn)了頂板及頂梁的聯(lián)合控制。

3 實(shí)踐效果

(1)通過合理選擇采高及頂板的合理控制，能夠有效減少工作面的搬家次數(shù)，節(jié)約了礦井生產(chǎn)成本，有效實(shí)現(xiàn)了礦井的連續(xù)高效開采。通過綜合分析已有的綜合機(jī)械化操作可知，不同方案具有其獨(dú)立優(yōu)勢，可以通過改變截割高度以提高巷道回采率，同時(shí)有效避免設(shè)備的損傷；頂板控制方案目前仍較不理想，常會(huì)出現(xiàn)漏矸等情況，特別是一些落差較大的斷層需要進(jìn)行工作面的搬家，結(jié)合上述各方面影響因素以選擇最為合理的支護(hù)及開采方案。

(2)為降低礦井事故發(fā)生率，需要在保證礦井支護(hù)效果的前提下嚴(yán)格管控過斷層期間的采掘高度，對(duì)采掘期間的頂板加強(qiáng)管理，從而避免矸石的掉落以影響正常的作業(yè)。