高檔工作麵過斷層群實踐與應用

一、概述

（一）盤區四鄰概況：12#層311盤區位於同家梁礦井田西南部，盤區對應地麵為山地和溝穀，地麵高程為1369— 1419m ，井下標高1048— 1062m 。該盤區西北與410盤區相接，東北部與309盤區相接，東南部和白洞礦相鄰，西南與四老溝礦相接。

（二）工作麵概況：

1、 工作麵位置及井上、下關係

水平名稱	同家梁礦1013水平			采區名稱	12#層311盤區
地麵標高	1369— 1419m			井下標高	1048— 1062m
地麵的相對位置	地麵位於北羊路村兩側的山溝、山坡和山梁上。
蓋山厚度	平均 336M ，最小為 307m ，最大為 371m 。
回采對地麵設施的影響	對應地麵為北羊路村，無其它重要設施。
井下位置及與四鄰關係	井下位於12#層311盤區21102巷與51102巷之間。北東部為已采空的309盤區，西南部為已采完的81104工作麵及81102-1工作麵， 其餘未采。
走向長度(m)	1254～1260/ 1257	傾斜長度	89M		麵積(m2)	111873

2、 煤層情況

煤層 厚度 (M)	最小	最大		平均	煤層 結構	單一煤層	煤層 傾角 (度)	最小	最大	平均
	1.70	2.6		2.32				0	5	2.5
開采 煤層	12#層				煤種	半亮型～亮型煤	穩定 程度	煤層賦存較穩定
可采 指數	1		變異係數			10.5%	煤層 硬度	f=2-3
煤層情況描述	本麵煤層為穩定的單一煤層,工作麵裏部有1-2層夾石，局部為3層夾石，夾石最厚為 0.25M 。工作麵走向為東南→西北，工作麵傾向為東北→西南。
上覆煤層情況	本麵上覆對應11#層為81102-1已采完的倉房工作麵、81104工作麵采空區、51102-1巷與21104巷間煤柱。外部為已采完的倉房工作麵。本麵與11#層層間距為 3M ～ 24M ，裏部薄外部厚，工作麵外部從巷口向裏 497M 範圍層間距為 12M -24M ，由裏向外逐漸變厚。

3、 煤層頂底板情況：

頂底板 名 稱	岩石 名稱	厚 度(M)	硬度	特 征
基本頂	粉、細、中砂岩	大於5.0		灰色，水平層理，泥質膠結，局部為中砂岩，成份以石英為主，次為長石、雲母，含炭線。
直接頂	粉、細、中、粗岩	2.5-3.0		淺灰色，水平層理發育，粉、細砂岩為主，局部為中、粗岩。
偽 頂	粉、細砂岩	0.10-0.50		層理、節理、裂隙發育，灰、深灰、黑灰色。
直接底	粉砂岩	3.30		灰色
老 底	細砂岩

4、斷層狀況：

本工作麵有5條正斷層。裏部有一條，外部集中有四條。在裏部： 斷層F₁在21102巷距切眼 144M 處暴露，在51102巷距切眼 160M 處暴露，落差H₁= 1.10M , 與切眼巷呈12°交角，走向45°，傾向135°，傾角70°。在外部：斷層F₂在21102巷口向裏 151M 處暴露且落差為 0.50M , 在51102巷口向裏 170M 處暴露且落差為 2.10M , 走向40°，傾角130°，傾角70°。斷層F₃在21102巷口向裏 124M 處暴露且落差為 1.35M , 在51102巷口向裏 155M 處暴露且落差為 1.35M , 走向10°，傾向100°，傾角70°。斷層F₄在21102巷口向裏 100米 處暴露且落差為 0.55M , 在51102巷口向裏 129M 處暴露且落差為 0.50M ,走向40°，傾向130°傾角70°。斷層F₅在51102巷口向裏 70M 處暴露且落差為 0.30M ，在21102巷無露頭。斷層F₂、F₃、F_4、與切眼巷交角分別為20°、27°、29°，貫穿於工作麵煤體中。斷層F₅與切眼巷交角為70°，由51102巷斜穿入煤體中。由於斷層的影響，在斷層落差較大的地點，兩巷沿斷層上盤挑頂沿斷層下盤臥底開掘。由於斷層落差較大，在斷層處上下盤間煤厚小於 1.60M 時支護設備無法向前移支，必須沿斷層上盤挑頂沿斷層下盤臥底的方法通過，這樣就嚴重地影響了正常開采，給頂板管理造成了較大的困難。斷層的走向、傾向、傾角、性質、落差、位置與切眼巷交角、對回采的影響程度、影響範圍等情況見《斷層情況表》及斷層狀況圖。

上麵是5條主斷層，從工作麵兩巷可以看到其產狀，還有28條隨主斷層而出現的派生斷層，在開采過程中才可逐一暴露出來，這些派生斷層主要集中在外部4條斷層周圍，與主斷層形成樹狀分布，給開采和頂板管理造成了極大的困難。

附：12#層81102工作麵主斷層(F_2、F_3、F₄)平麵布置示意圖

斷層情況表

構造 名稱	走向(度)	傾向(度)	傾角(度)	性 質	落差(米)	暴 露 地 點	距切眼巷距離(米)	與切眼巷交角(度)	對回采的影響程度	影響範圍
斷層(F1)	45	135	70	正	1.10	21102巷	144	12	很重	1#-61#墩柱
					1.10	51102巷	160
斷層(F2)	40	130	70	正	0.5	21102巷	151	20	很重	1#-61#墩柱
					2.1	51102巷	170
斷層(F3)	10	100	70	正	1.35	21102巷	124	27	很重	1#-61#墩柱
					1.35	51102巷	155
斷層(F4)	40	130	70	正	0.55	21102巷	100	29	較重	1#-61#墩柱
					0.50	51102巷	129
斷層(F5)				正	0.30	51102巷	巷口向裏 70M	70	較輕	25#-61#墩柱

（三）、采煤方法及工藝

1、采煤方法

采煤方法為高檔單一走向長壁大冒頂，全部垮落法處理采空區頂板。采高2.1± 0.1M , 循環進度 0.60M ,見頂見底(煤層厚度小於 2.2M 時)或見頂留底煤(煤層厚度大於 2.2M )開采。

2、采煤工藝流程

機組在溜頭（尾）往返斜切進刀（割掉三角煤）→正常割煤至溜尾（頭）→追機移溜→支回單體點柱→拉墩柱→放頂（每割三刀煤放一次頂），此為一個循環，照此方法往複不斷割煤。

3、落煤、裝煤、運煤、頂板管理方式

工作麵選用MXG-350采煤機落煤、裝煤，選用SGB-630/264W刮板運輸機運煤，工作麵選用QZS-2400-15/22型雙柱式切頂墩柱（溜頭、溜尾選用QZS-2400-1725型切頂墩柱）及DZ-22-30/100型單體液壓支柱配帶 2.4M 長“∏”型鋼梁管理工作麵頂板。采用全部垮落法處理采空區頂板。

4、進刀方式：機組切入煤壁采用機組在上下端頭斜切割三角煤進刀方式。

5、割煤方式：機組割煤方式為一次采全高雙向穿梭截割。$Page_Split$

二、斷層對回采的影響03manbetx ：

1、按照工作成煤層賦存厚度(1.7～ 2.6m )選用QZS-2400-16/23型切頂墩柱(最小高度為 1.6m ,最大高度為 2.3m )是合理的。保證正常開采的最小高度不低於 1.7m ,考慮頂板來壓下沉(按 0.1m 下沉量),隻有最小高度不低於 1.8m 時,才能使切頂墩柱順利通過。在斷層處煤層厚度為2.1～ 2.4m ,斷層落差大於0.3～ 0.6m 時,斷層兩盤間的夾煤厚度小於 1.8m ,必須采取挑頂留底煤或臥底留頂煤的方法來加大回采高度。

2、斷層落差大，派生斷層多且方向變化大，頂板節理明顯，致使頂板十分破碎，極易出現垮項現象，頂板管理相當困難。

3、增加了岩體打眼爆破工作量，不但使開采進度減慢，而且增加了在機道打眼爆破作業時的不安全隱患，有很大的危險性。

4、推進速度減慢，采空後的頂板活動時間長，支護承載隨時間增長而加大，增加了頂板管理的難度。

5、派生斷層多，有利於放頂工作，僅此是積極的一麵。

三、過斷時出現的一次垮頂02manbetx.com ：

2007．4．8中班工作麵在在過F2斷層時，工作麵中部10～42#切頂墩柱範圍內，頂板沿機道裂開並下沉0.2～ 0.8m ,裂隙帶寬度0.6～ 0.8m ,被壓死的墩柱27架,壓死的單體支柱達70%。到2007.4.16才恢複正常，影響8天。

當時：F2斷層在工作麵暴露的位置是在33～42#墩柱範圍，落差 1.7m 左右,斷層走向與工作麵呈21度角度，但派生斷層有5條，分布在15#～45範圍內，其落差是0.2～0 .4m ,走向方向與工作麵呈5度～8度的角度。

02manbetx.com 原因03manbetx ：1、斷層落差大,打眼爆破及維護頂板所用時間長,頂板控頂時間長,頂板活動加大。2、斷層處所留頂煤受放炮震動而部分塌落，使部分支護接頂不好，處於失支狀態。3、對派生斷層沒有收起高度的重視，沒有采取強有力的支護。4、古塘頂板沒有放回，古塘懸板寬度達到了 5.0 m ,長度達到了工作麵長度的一半多( 50m )。總之，對派生斷層重視不夠，“支”、“護” 、“放”都沒有達到要求。$Page_Split$

四、過斷層采取的主要方法和措施：

（一）、過斷方法：

1．因為主斷層走向與工作麵斜交且交角在20度～29度，故工作麵通過主斷層時，頭、尾平行推進通過斷層不必調采。但調采主要考慮派生斷層的方向，使主要派生斷層的方向與工作的交角達到15度左右，同時又保證主要斷層走向與工作麵的交角不能小於15度。

2．斷層線處煤層厚度 2.10m ~ 2.40m 。在運料巷斷層F2暴露處上盤頂板與下盤底板間煤厚為 0.4m ~ 0.6m ，在皮帶巷斷層F2暴露處上盤頂板與下盤底板間煤厚為 1.75m ；在兩巷,斷層F3暴露處上盤頂板與下盤底板間煤厚為1.10-- -0.8m 。工作麵支護設備能夠順利通過的最小高度不低於 1.6M ，考慮頂板來壓下沉的影響，工作麵支護設備能夠順利通過的最小高度按 1.9M 設計。因此在過斷F2、F3時，要采取在斷層上盤挑頂同時留底煤，在斷層下盤臥底同時留頂煤的方法從斷層的上盤區域過渡到斷層的下盤區域。過斷層F4時，用機組在斷層上盤挑頂0.1 -0.2M .直接通過。

3.通過斷層時，采用打眼爆破在斷層上盤挑頂和在下盤臥底的方法進行過斷,根據斷層落差大小確定挑頂高度和臥底深度。

（二）．過斷層挑頂、臥底、留底（頂）煤工藝要求：

1．過斷層時留底煤是指在原正常開采時留底煤(原留底煤厚度為 0.39M )的基礎上再次加厚留底煤。工作麵頭、尾平行推進。當工作麵溜尾距51102巷F2（F3）斷層線 14.84M （ 8.20M ），從工作麵溜尾開始逐步留底煤，沿走向每推進一個循環(每循環按 0.5M 計算)留底煤厚度增加 0.052M ，沿傾向從尾到頭方向每推進一個循環留底煤長度增加 0.5M 。照上述方法工作麵推進4個循環後，工作麵留底煤最厚處達到 0.59M ，同時該處采高由原來的 2.1M 降為 1.9米 。工作麵采高降到 1.9M 後，開始進行挑頂(沿斷層上盤),挑頂時，每推進一個循環，挑頂高度增加 0.052M ，同時留底煤厚度增加 0.052 M ，挑頂或留底煤長度從尾向頭方向每循環增加 0.5M 。按照上述方法推進26(15)個循環後,工作麵在斷層上盤頂板最大挑頂高度達到 1.35M ( 0.70M )同時對應下方底板最大留底煤厚度達到 1.95M ( 1.25M ),這時斷層上盤挑頂長度為 12.85M ( 6.7M )、留底煤長度為 10.46M ( 8.20M ),工作麵采高為 1.9M ，至此挑頂不再加高。隨工作麵推進,每推進一個循環挑頂向溜頭方向平移 1.38M ( 1.0m ),同時在斷層下盤逐步臥底,每推進一個循環臥底深度增加 0.05M 、臥底長度從尾向頭方向增加 0.5M ，再推進2個循環後，在斷層下盤臥底深度增加到0. 1M 、臥底長度增加到 1.43M 。之後挑頂高度和臥底深度不再增加,工作麵每推進一個循環，挑頂和臥底長度向溜頭方向平移 1.38M ( 1.0m )， 按照上述方法隨工作麵推進逐步通過斷層。

附： 過斷挑頂、臥底和留頂底煤工藝示意圖

3、按照上述方法挑頂、留底煤和臥底、留頂煤，留底煤後底板傾角不超過6度，挑頂後頂板傾角不超過6度。

4、在斷層下盤頂板依上盤頂板挑頂高度留適當厚的頂煤，采用機組臥底或挑頂厚度不能大於 0.10 M ，以防損壞機組。

（三）、挑頂及臥底方法及要求：

1、挑頂或臥底厚度小於 0.10M 時，可采用機組直接截割頂底板進行。

2、挑頂或臥底厚度超過 0.10M 時，進行打眼裝藥爆破處理。

3、打眼鑽具：采用手持式風鑽，采用移動空氣壓縮機供壓力風。

4、炮眼布置：眼深 1.5M ，相鄰眼距0.5~ 0.8M ，水平傾角90度，垂直挑頂岩麵或傾斜向上(最大仰角不大於10度)。

（四）、斷層在工作麵的暴露情況：

1、工作麵距巷口 180M ～ 163M （= 17M ）範圍，隻有斷層F2暴露，暴露長度為L2=4.1×ctg20^。= 11.3M 。

2、工作麵距巷口 163M ～ 142M （= 21M ）範圍，斷層F2、F3同時暴露，最大暴露長度從尾向頭依次為L3=4.1×ctg27^。= 8M ，間隔 46.7M ，L2=4.1×ctg20^。= 11.3M 。

3、工作麵距巷口 142M ～ 137M （= 5M ）範圍，隻有F3暴露，最大暴露長度為L3=4.1×ctg27^。= 8M 。

4、工作麵距巷口 137M ～ 116M （= 21M ）範圍，斷層F3、F4同時暴露，最大暴露長度從尾向頭依次為L4=4.1×ctg29^。= 7.4M ，間隔 52M ，L3=4.1×ctg27^。= 8M 。

5、工作麵距巷口 116M ～ 96M （= 20M ）範圍，隻有斷層F4暴露，暴露長度L4=4.1×ctg29^。= 7.4M 。5、斷層在工作麵的影響寬度:斷層F2的最大影響寬度L2= 12.85M + 7.2M = 20.05M 。斷層F3的最大影響寬度L3= 6.7M + 6.18M = 12.88M 。

（五）、過斷時主要頂板管理措施：

1、斷層留頂煤區域、斷層破碎區域必須鋪設金屬頂網。同時使用帶 1.0m 長的工字鋼錨索（錨索長度 4.5m 長）加強頂煤的固定,避免了頂煤受放炮震落現象,保證了支護充分接頂。

2、斷層裂隙帶空洞必須使用坑木充刹接實，確保支護接頂有力。

3、過斷時工作麵首先按“二梁四柱”式支護執行。機道頂板不穩定時，按“三梁五柱”支護執行。

4、斷層在工作麵暴露時，為了防止頂板沿斷層線下沉，要在工作麵溜子擋煤板後方墩柱前方的斷層上、下盤邊緣 0.5M 處加支帶 1.2M 長“π”型鋼梁的單體戧柱加強支護，間距 1.0m 。

5、斷層線附近斷層下盤頂煤留不住時，必須充刹“井”字型坑木進行接頂。

6、“大小鑽齊上”、“深孔與淺孔”爆破相結合，加強工作麵放頂工作，確保古塘頂板放回塌實，盡可能地減小頂板壓力。$Page_Split$

五、效果

通過采取上述過斷層措施之後，保證了本工作麵安全而順利地通過了各條斷層，再未發生過垮頂02manbetx.com 。雖然增加了支護和放頂成本，但經濟效益和社會效益顯著。在本麵外部 180米 範圍，由於斷層落差大，斷層多而集中，礦領導猶豫不定是否開采時，麵對礦煤生產吃緊的狀況，高檔一隊接受了這次挑戰，通過采取了如上的得力措施勝利度過了難關，多采出煤炭3.5萬多噸，既有效地回收了煤炭資源，又解決了礦上產量吃緊的問題。

六、推廣和應用：

在煤層賦存不穩定，在老礦回顧收殘餘邊角煤及生產規模較小的礦井，不能布置綜采工作麵時，采用高檔普采較合理，在地質條件複雜的情況下，上述實踐經驗有很好的推廣價值。