孟 喆

（晉能控股煤業(yè)公司忻州窯礦，山西 大同 037001）

1 概 述

忻州窯礦8318 工作面位于井田西翼，東部為14-3#層303 盤(pán)區(qū)西翼集中回風(fēng)巷及機(jī)軌合一巷，南部為西翼石門(mén)，西部、北部為14-3#實(shí)煤區(qū)。8318工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)495 m，傾向長(zhǎng)150 m，回采煤層14-3#層，均厚4.01 m，平均傾角2°，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤體變異系數(shù)38.43%。煤層頂?shù)装鍘r性見(jiàn)表1。

表1 8318 工作面頂、底板巖層情況表

8318 工作面回采至240 m 處位于56#支架前方煤壁揭露F5 正斷層，斷層落差為2.4 m，傾角為60°，斷層對(duì)工作面回采影響長(zhǎng)度為54 m。

2 過(guò)斷層回采工藝優(yōu)化

（1）8318 工作面揭露F5 斷層后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，該斷層從56#支架揭露向頭部方向延伸，并在工作面前方54 m 運(yùn)輸順槽處貫穿，斷層與工作面夾角為48°，56#支架往頭部方向?yàn)閿鄬酉卤P(pán)，斷層上盤(pán)揭露底巖最大厚度達(dá)2.4 m，如圖1。

圖1 8318 工作面過(guò)斷層仰斜回采剖面示意圖

（2）為了保證工作面安全快速過(guò)斷層，降低采煤機(jī)過(guò)斷層期間故障率，減少煤柱損失量，決定采用仰斜回采工藝。工作面從頭部斜切進(jìn)刀，采煤機(jī)割煤至56#支架時(shí)調(diào)整采煤機(jī)角度，以10°仰角進(jìn)行回采，采煤機(jī)進(jìn)入斷層上盤(pán)后留頂煤、破底巖進(jìn)行回采。

（3）由于工作面揭露的F5 斷層落差為2.4 m，工作面上盤(pán)煤層出現(xiàn)上飄現(xiàn)象，導(dǎo)致仰斜回采過(guò)斷層上盤(pán)時(shí)需破底巖。巖體主要以白砂巖為主，平均厚度為2.23 m，巖體單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)55 MPa，巖體強(qiáng)度超過(guò)了采煤機(jī)截齒切割強(qiáng)度（小于50 MPa），若采用采煤機(jī)強(qiáng)行破巖，截齒磨損嚴(yán)重，采煤機(jī)截割電機(jī)負(fù)荷加大，很容易造成截割部損壞，所以決定采用“松動(dòng)爆破+采煤機(jī)破巖”聯(lián)合回采工藝[1-5]。

（4）工作面回采至56#支架處停止采煤機(jī)割煤，對(duì)上盤(pán)底巖施工松動(dòng)爆破孔。上盤(pán)底巖共計(jì)施工兩排爆破孔，孔深為1.0 m，直徑為42 mm，爆破孔間距為1.5 m，排距為1.0 m。

（5）松動(dòng)爆破孔施工完后，對(duì)孔內(nèi)依次填裝一支礦用乳化炸藥以及一支毫秒延期電雷管。單孔裝藥量為300 g，孔口采用水炮泥和炮泥進(jìn)行封孔，每個(gè)炮孔內(nèi)雷管腳線采用串聯(lián)連接方式，每次允許爆破炮孔數(shù)量為5 個(gè)。工作面所有炮孔爆破完成后，采煤機(jī)采用上滾筒割頂煤、下滾筒掃底巖進(jìn)行回采，依次類推直至工作面完全過(guò)斷層。

3 仰斜回采期間頂板控制

3.1 仰斜回采期間存在技術(shù)難題

工作面仰斜回采過(guò)斷層上盤(pán)時(shí)需留頂煤，留頂煤厚度在0～2.4 m，而8318 工作面回采煤層為14-3#層，煤層內(nèi)夾雜多層矸石，破壞了煤體穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)。工作面仰斜回采時(shí)，頂煤穩(wěn)定性低，很容易出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，不利于工作面安全回采。

在仰斜回采過(guò)程中，工作面采用分段移架方式，且采煤機(jī)切割深度控制在0.5 m 范圍內(nèi)，導(dǎo)致工作面回采后支架移架出現(xiàn)局部滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致仰斜段頂板空頂時(shí)間長(zhǎng)，易造成頂板破碎、冒落。

8318 工作面采用液壓支架支護(hù)頂板，支護(hù)過(guò)程中液壓支架頂梁對(duì)頂板產(chǎn)生較強(qiáng)的支撐作用力，而頂煤破碎，在支架支撐過(guò)程中支架頂梁對(duì)頂板產(chǎn)生反復(fù)破壞作用，從而加劇了頂板破碎程度。

3.2 仰斜段頂板聯(lián)合控制技術(shù)

為了降低工作面仰斜回采期間頂板破碎現(xiàn)象，防止頂板垮落事故發(fā)生，決定對(duì)仰斜段頂板采取“深孔超前注漿+邁步式錨索吊棚”聯(lián)合控制技術(shù)。

3.2.1 深孔超前注漿

（1）首先對(duì)仰斜段頂板施工一排注漿深孔，鉆孔施工在54#～65#支架之間煤壁上。鉆孔距頂板間距為1.0 m，鉆孔直徑為45 mm，鉆孔深度為8.0 m，鉆孔布置間距為3.0 m，布置仰角為30°。

（2）注漿鉆孔施工完后，對(duì)鉆孔內(nèi)埋入注漿花管，并在孔口處采用封孔器封堵，注漿花管通過(guò)快速接頭與專用注液槍連接，如圖2。

圖2 8318 工作面過(guò)斷層頂板聯(lián)合支護(hù)平面示意圖

（3）采用ZBQ27/1.5 型雙液注漿泵進(jìn)行注漿施工，注漿液采用聯(lián)邦加固1 號(hào)（雙液）注漿材料，注漿液水灰比為0.8:1.0。該注漿液具有結(jié)石率高、滲透能力強(qiáng)、凝固速度快等優(yōu)點(diǎn)。注漿施工時(shí)注漿壓力為3～4.5 MPa 范圍內(nèi)。

3.2.2 邁步式錨索吊棚施工

（1）工作面仰斜段施工的錨索吊棚主要由錨索工字鋼梁、錨索組成，錨索鋼梁長(zhǎng)度為3.5 m，寬度為0.12 m。為了避免工字鋼梁對(duì)頂板產(chǎn)生切頂破壞作用，工字鋼梁與頂板接觸的一面焊接一塊厚度為5 mm 鋼板。每架吊棚配套兩根錨索，錨索長(zhǎng)度為5.3 m，直徑為21.8 mm。

（2）錨索吊棚沿工作面傾向布置，每架錨索吊棚兩根錨索施工在相鄰兩架支架之間，錨索吊棚施工在54#～65#支架前方頂板上，錨索吊棚施工間距為1.5 m，排距為1.0 m。為了保證相鄰兩排錨索吊棚聯(lián)控作用，前后兩排錨索吊棚采用邁步式布置。

4 結(jié)論

（1）截至2020 年11 月13 日，8318 工作面已回采過(guò)F5 斷層影響區(qū)，通過(guò)對(duì)工作面過(guò)斷層工藝的優(yōu)化，減少了工作面采煤機(jī)破巖量，降低了采煤機(jī)過(guò)斷層的故障率，未發(fā)生截割部電機(jī)燒毀、截割部斷軸等事故，過(guò)斷層期間回采速度保持在6.4 m/d。

（2）通過(guò)對(duì)工作面過(guò)斷層期間仰斜段頂板采取聯(lián)合控制技術(shù)后，解決了因頂煤穩(wěn)定性差，仰斜回采時(shí)出現(xiàn)頂煤垮落、破碎、支架初撐力及工作阻力不足等技術(shù)難題，提高頂板穩(wěn)定性，保證了工作面安全回采。