鄧皓天

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046100）

1 概述

郭莊煤業(yè)3312 工作面位于三采區(qū)，地面標高+913.7～+941.7 m，井下標高+460～+500 m，走向長1153 m，可采長度為485 m，切眼長度218 m，煤層平均厚度為6.14 m，采高為3.1 m，放頂煤厚度為3.04 m。該工作面煤層厚度穩(wěn)定，頂?shù)装逄卣饕姳?。

表1 郭莊煤業(yè)3312 工作面頂?shù)装迩闆r表

2 工作面過斷層采煤工藝

（1）過斷層采煤工藝選擇

3312 工作面經(jīng)過探測，在靠近皮帶巷一側(cè)，沿工作面走向影響范圍約為60 m 左右，向工作面內(nèi)延伸88 m 處有斷層TF-1，該斷層落差為4 m 左右，對工作面的回采有一定的影響。采煤過斷層開采以挑頂臥底法為主，在進行割煤時根據(jù)斷層情況采用調(diào)整割煤高度法，通過工藝配合實現(xiàn)過斷層采煤。挑頂臥底法是根據(jù)采面參數(shù)，通過改造采面坡度，實現(xiàn)采煤機械設(shè)備的上坡或者下坡，以此來實現(xiàn)斷層區(qū)的采煤過渡。調(diào)整割煤高度法是在利用挑頂臥底法通過斷層過渡段后，采煤機逐步實現(xiàn)后續(xù)見頂、見底的開采方法。

（2）過斷層工藝實施

在離斷層約為10 m 左右開始調(diào)整采面的高度，目的是減少開采煤炭中混入的矸石量。工作面采煤延伸到80 m 處時，開始調(diào)整采煤角度，按照起坡3°的角度調(diào)整采煤坡度，整個坡度按照斷層長度計算為60 m。挑頂臥底法需要通過對斷層參數(shù)的精準測算，調(diào)整支架支護角度，實現(xiàn)過斷層采煤。3312 工作面開采過TF-1 斷層時，需要調(diào)整的液壓支架是41#～76#，調(diào)整時重點關(guān)注液壓支架的底座是否按照起始3°坡度并且排布趨勢與工作面底板走向相同。具體過斷層坡度調(diào)整示意圖如圖1。

① 頂?shù)墩{(diào)整流程。設(shè)定距離斷層約7～10 m 的點為變坡點1，在該處抬高滾筒，在過斷層后的邊坡點2 降低滾筒，期間滾筒抬高與降低的幅度要過渡緩慢，原則上不超過100 mm，且頂?shù)兜那斑M方向要始終保持與頂板的結(jié)構(gòu)相一致。

② 底刀調(diào)整流程。采煤機在從機頭向機尾牽引時，在距離斷層7～10 m 處的變坡點1，采用2°調(diào)整角，300 mm 抬刀幅度，固定行進速度的方式進行調(diào)整。當采煤機反向牽引時，在變坡點1 處反向調(diào)整。對于變坡點2，要預留約300 mm 厚度的底煤，其余采煤機牽引調(diào)整與變坡點1 處相同。根據(jù)TF-1斷層參數(shù)，在工作面推進斜長約為25～30 m 時，斷層的斜角和斷層落差也逐漸減小，調(diào)整角度可以變?yōu)?°，液壓支架調(diào)整范圍為81#～97#。

圖1 郭莊煤業(yè)3312 工作面過斷層坡度調(diào)整示意圖

③ 挑頂臥底法工藝實際上是在工作面過斷層時，對上盤采用破頂留底煤、下盤破底留頂煤的方式行進，但如果挑頂、破底厚度大于0.5 m 時，需要在煤層特定位置設(shè)置炮眼，采用震動炮配合采煤機機組截割通過。該工序重點是炮眼位置，通過對斷層煤層和巖層特性研究，3313 工作面TF-1 斷層炮眼布置采用間距500 mm，頂眼距頂350 mm，與頂板夾角17°，底眼距底500 mm，與底板夾角24°的布置方案，具體炮眼布置示意圖如圖2。

圖2 3312 工作面過斷層采煤工藝炮眼布置示意圖

3 過斷層工藝保障措施

3312 工作面過斷層期間，由于斷層斜度長達60 m 左右，且斷層部分段位的傾角較大，加之斷層頂板巖層和煤層較為破碎，很容易出現(xiàn)因液壓支架支護頂梁與頂板接觸角度不匹配以及有效接觸面積太少，導致巖層或煤層出現(xiàn)片幫，進而發(fā)生冒頂事故，因此在過斷層工藝實施期間，需要做好保障措施，保證斷層工作面的安全穩(wěn)定。

（1）預防周期來壓的影響。首先一定要做好斷層區(qū)礦壓的觀測工作，保證礦壓監(jiān)測的準確實時。礦壓觀測項目主要為支架阻力值、支架活柱下沉量、來壓范圍、3312TF-1 斷層工作面片幫發(fā)生情況以及設(shè)備安全閥門有無出現(xiàn)泄壓情況等。其次端頭支架超前拉架，使其擦頂拉架，防止發(fā)生支架倒架進而威脅到工作面安全。另外，在頂板及設(shè)備正常的狀態(tài)下，應(yīng)盡量加快采面推進速度，推進速度加快可減少煤壁暴露時間，降低片幫發(fā)生率、礦壓顯現(xiàn)強度及頂板破碎程度。

（2）保證頂板支護有效性。支架移動完成后，要保證初撐力，要關(guān)注支架所在位置的底板情況，如果存在泥化現(xiàn)象或者有泥化的趨勢，要避免支架鉆底或咬架。當工作面遇周期來壓時，工作面斷層帶要采用手動收打護幫板、超前支護液壓支架等方式，避免漏矸或者控制漏矸程度。液壓支架的頂梁支護一定要與頂板走向趨勢相同，保證支護效果。

（3）防止倒架、壓死支架。頂?shù)装逶谛逼露芜^渡要平緩，頂?shù)装宀灰粲信_階，仰俯角不要太大。在TF-1 斷層過渡階段，要嚴格關(guān)注斷層上盤局部是否有漏頂現(xiàn)象發(fā)生，如果有發(fā)生，則需要及時采取打護幫板或者二次移架等方式控制漏頂。當液壓支架發(fā)生一定范圍的支護傾斜時，可以采取倒拉架并借助側(cè)護板油缸的方法進行調(diào)整。

（4）炮眼鉆孔安全措施。在施工爆破鉆孔時，需注意觀察工作面頂板及煤幫穩(wěn)定性，當發(fā)現(xiàn)有煤壁片幫、頂板冒落危險時，需要立即采取支護措施。當斷層對采煤設(shè)備影響明顯時，應(yīng)在斷層處布置密集點柱并加密切頂柱，隨時關(guān)注斷層對采煤設(shè)備的影響。當支架間存在較大錯差時，要在支架間采用籬笆、方木等背頂，防止破碎頂板掉落。

4 應(yīng)用效果分析

3312 工作面斷層TF-1 處采用了以挑頂臥底法為主，調(diào)整割煤高度法為輔，配合震動炮截割的過斷層采煤工藝方案，過斷層的效率有了明顯提升。通過震動炮截割輔助工藝，大大降低了設(shè)備的損耗。通過TF-1 斷層用時為9 d，速度約為6～7 m/d，相較于原工藝過斷層2～3 m/d 的速度，效率提升了約一倍，未出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。

5 結(jié)語

結(jié)合郭莊煤業(yè)3312 工作面地質(zhì)條件以及TF-1斷層實際地質(zhì)參數(shù)，對過斷層工藝實施流程和工藝關(guān)鍵點做了詳細研究，并從工藝實施流程角度分析了過斷層工藝存在的風險點，提出了對應(yīng)的預防和解決措施，保證過斷層工藝的實施安全有效。