綜放工作麵過斷層技術實踐
綜放工作麵過斷層技術管理實踐
【摘要】針對二井田煤礦1404綜放工作麵過斷層構造，探討了開切眼布置以及工作麵過構造應采取的技術方案和安全措施，提高了采出率，實現了礦井安全高產高效回采。
【關鍵詞】綜放工作麵；過斷層；技術管理
烏魯木齊環鵬有限公司礦業分公司二井田煤礦設計生產能力0.54Mt/a，在井田北翼布置一個綜放工作麵，工作麵走向可采長度687m，傾向長度96米，傾角10-14°，采用走向長壁綜合機械化後退式放頂煤開采，全部垮落法管理頂板。
二井田煤礦井下生產采用“三·八”製作業方式，三班三運轉的勞動組織，即早班、中班生產，夜班超前預爆破放煤。生產三班共有員工61人，平均年齡46歲以上，井下機械設備陳舊老化，經多次維修進行反複利用，工人操作勞動強度極大。
井田北翼邊界地質構造分布較多，以斷層為主，分別是F10、F11兩條正斷層。為了解決開切眼布置、工作麵安裝以及工作麵強行推過構造難題，我礦在施工方法、施工工藝、頂板管理、液壓支架控製、支護管理、設備保護和改造等方麵采取多種綜合措施，保證開切眼施工、設備安裝安全，工作麵順利推過斷層。通過本次實踐研究，取得了良好可行性經濟效果。
1.開切眼施工概況
開切眼設計矩形斷麵，寬度7.5m、高度2.8m，采用二次成巷的方法進行施工，即先施工一小斷麵與兩巷貫通，然後再進行二次擴巷。2017年3月18日，開切眼在二次擴巷過程中，由上巷向下巷施工約30米時，距上端頭25-10m範圍突然出現大麵積冒頂，冒頂高度約9m，呈現“人”字形。為了解決冒頂給施工帶來的各種影響，公司領導積極組織礦方領導、相關技術人員親臨現場辦公，製定了技術攻堅方案，具體如下：
1.1處理冒頂區域前，預先在開切眼內布置“工字鋼梁+單體柱”沿著其傾斜方向四排進行支護，並且對頂板下沉明顯區域加密錨索補強支護。
1.2冒頂區域前後10m範圍采用“工字鋼梁+單體柱”沿著其走向方向四排進行支護，排距1m。
1.3針對冒頂區域先進行敲幫問頂，確保安全後對其幫、頂部補打“錨杆+木托盤+鋪網”加密支護，然後清理浮渣，最後在開切眼兩幫2.6m位置打眼穿入工字鋼梁，在梁上方擺“#”字形木垛接頂。
通過實施該方法，頂板得到了有效控製，開切眼在最後施工階段順利施工完成，取得了良好的經濟效果。原計劃因斷層影響放棄現施工的開切眼重新選擇位置掘進新的開切眼，但經過多方麵的技術方法和工藝並舉，正常投入了安裝和生產使用，估算節約成本86.4萬。
2.工作麵安裝概況
1404綜放工作麵需安裝58副基本液壓支架、6副過渡支架、1副端頭支架，兩幅刮板輸送機，一台采煤機；運輸順槽安裝一台轉載機、一台破碎機、五台帶式輸送機；回風順槽鋪設760m軌道。
為了盡快投產，解決電廠用煤需求，開切眼在安裝過程中存在諸多問題和困難：
2.1工作麵的液壓支架反複利用、陳舊老化嚴重且無防倒、防滑、側推裝置。
2.2工作麵傾角較大和開切眼垮冒液壓支架接不上頂板，支架出現倒架、擠架、咬架等一係列現象。
2.3一線員工年齡普遍偏大、作業人員數量嚴重不足。
2.4工作麵安裝大型設備勞動強度極大。
2.5運輸係統嚴重受阻，經常出現平板車掉道、翻車現象。
針對以上出現的問題，礦領導、工程技術人員和一線員工齊心協力、想方設法、親力親為、緊盯現場，利用單體液壓支柱進行扶架、調架和用鏈條分組捆綁支架的方式，督導解決現場存在的困難，工作麵安裝工期由計劃的3個月縮短至1.5個月，安全順利地提前完成了安裝，節約安裝資金108萬。
3.工作麵回采概況
1404綜放工作麵呈南北布置，開切眼在掘進過程中揭露F11正斷層，該斷層向工作麵方向延伸，出現在切眼內距工作麵機頭12-15m處，F11斷層隨著工作麵不斷推進向機頭方向延伸，工作麵推進40m後，在距機頭4m左右消失。受正斷層F11的影響，在回采期間，工作麵將有6-15m左右的地質構造帶，對回采影響較大（見圖1）。為了最大限度地減少斷層構造對生產的影響，提升初采期間的煤量，決定強行通過斷層。在回采期間，結合現場實際情況，特製定了過斷層構造段的頂板管理、支架控製、支護管理、設備保護和改造等方麵的相關措施。
3.1 回采前的準備工作
工作麵回采前，對1404進風巷道超前40米範圍緊貼工作麵巷道肩窩處施工錨索梁進行補強支護，間距0.5m。
綜放隊配備5台7655型風動鑽機，其中三台工作、兩台備用。並保證工作麵現場準備10根2m鑽杆、10根1.5m鑽杆、10根1m鑽杆。以及在煤幫和巷道肩窩處打鑽時搭建作業平台需用的厚木板（長×寬×厚=2.4m×0.5m×0.05m）6塊，屆時從掘進隊每班協調6名鑽眼工，協助綜放隊加速打鑽進度，機修工做好鑽機的接線以及維修工作。
安全科積極與綜放隊聯係，為參與打鑽的員工進行7655型風鑽的使用培訓，技術科組織綜放隊成立過構造段的攻關組，組織技術人員、跟班領導、跟班隊長、班組長、安全員以及有經驗的老工人針對工作麵構造變化情況進行深入討論，集思廣益、博取眾長，為過地質構造出謀劃策，進行大膽的嚐試和探索。
3.2 過構造段期間分項工作技術管理
3.2.1過構造段打眼、穿鋼管、鋪網管理
工作麵打眼與回采交叉作業，即回采前受斷層影響，頂板破碎段先打眼、穿鋼管、鋪設雙層金屬網支護，後回采。設專人觀察頂板變化情況，確認頂板處於良好狀態方可搭建作業平台進行打眼、穿鋼管、鋪設雙層金屬網、方木等。
打眼根據構造段情況，具體情況具體03manbetx 進行處理。
施工方法：工作麵1#-9#支架前方頂板垮落比較嚴重，先在煤壁2.6m處施工一排鑽眼，眼距0.3m，長度10m，將DN80×6000mm型32根鋼管平行工作麵走向方向均勻穿入眼內，位於支架上方；然後沿著工作麵傾斜方向鋪設長度6m鋼管，間距1m，均勻布置；在鋼管上方鋪設雙層金屬網進行支護；工作麵超前機巷肩窩處垂直巷道施工錨索梁進行補強支護。
施工工藝：準備工作—敲幫問頂—打眼—穿鋼管—鋪網—推溜—割煤—落煤—裝煤—運煤—移架—采空區處理
3.2.2過構造段的采高管理
工作麵正常回采段，為了增加煤炭采出率，將采高控製在2.8-3.0m，構造兩端從正常段采高下調至2.4-2.6m，盡可能減少構造段破壞影響，便於打眼支護移架管理。
3.2.3過構造段頂板管理
從切眼情況來看，構造段頂板不完整，極其破碎嚴重，煤體疏鬆軟膠結力差不易留住。因此構造段支護時，必須嚴格執行上述“過構造段的支護管理”規定，嚴格控製眼與頂板的眼距，防止支架在眼的上方通過，給移架帶來影響。
工作麵出現冒頂時，必須等待頂板冒落穩定後，施工鑽眼，在支架上方穿入鋼管、鋪設雙層金屬網以及方木。局部垮落嚴重地段，冒落高度較高時，在支架上方架設垂直工作麵的板梁，然後在板梁上方搭設“#”字形木垛接頂支護頂板，防止冒頂擴大。
同時要求構造段必須拉超前支架，打出護幫板護頂護幫。工作麵下端頭也應備有不同長短規格的板梁，以備出現頂板冒落時，及時接頂。
在構造段即使頂上有煤，必須停止放頂煤，防止煤幫冒落與采空區放頂在支架上溝通，造成支架無法接頂、空頂以致於支架拉不動及更大的冒頂，給生產造成更大的被動。
3.2.4過構造段支架管理
工作麵存在12°左右的傾角，支架上方頂板垮落導致其無法接頂，處理難度大，經常存在支架倒架的現象，由於拉不動支架而可能影響到每班的循環數，為此，隊組一方麵應盡可能減緩此處的坡度，要求從工作麵開始回采構造範圍向機頭延伸段要逐步留設底煤、抬高支架，並將工作麵調成偽斜。在構造範圍及向機尾延伸段要用機組臥底、削平坡頂的變坡點，用此方法減緩斷層造成的坡度對生產的影響；另一方麵若出現支架倒架、擠架、咬架現象，人工采用單體進行扶架、推架。
隊組在拉架的過程中，要采用單體柱“吊”架的方式，在吊起支架後，在支架下方墊設板梁、道木等墊平支架。不僅如此，隊組還應加強支架管理，防止出現相鄰支架落差過大，造成支架鑽入相鄰支架下的情況出現，即擠架、咬架。必要時，及時降架調整。
在調整支架底座水平的同時，隊組還應注意支架對頂梁的支護質量。由於構造段頂板也呈現12°的坡度，若簡單調整支架底座水平，勢必造成支架頂梁局部支撐頂板，破壞頂班的完整性，使得本破碎的頂板更加難以維護，因此隊組應盡可能降架前移後，在支架頂梁上靠機頭半邊墊板梁、道木等，確保對頂板的支護質量。
3.2.5過構造段設備改造
SZZ730/110型中雙鏈刮板式轉載機，由於擱置時間較長，加上原配置的啟動裝置和雙速電機缺失，原廠設計時沒有配置破碎機接口，因1404工作麵安裝工期緊張，於是對該設備進行了如下改造：
① 加工改造了破碎機底槽兩端的輸入接口和輸出接口，改造了破碎機兩端入料槽和出料槽的中板及底板、連接板和定位銷，成功的連接破碎機與轉載機；
② 由於原裝110KW雙速電機和雙速電機專用啟動裝置在使用過程中進行了挪用，雙速啟動方式和單速啟動方式不一樣，導致現有的110KW單速電機和轉載機變速箱不配套，無法連接；機電工段積極外協加工和自己加工改造了轉載機動力部的連接罩、變速箱連接盤，使轉載機傳動係統成功連接了現有500型液力偶合器，連接罩、連接罩過渡連接盤、電機、減速器連接盤、定位套等；
改造後的變速箱與110kw的電機相匹配，並具有較好的性能，便於拆裝。彈性連接位置符合行業標準，能夠承載我礦前後部刮板機的最大負荷，改造後的易損件都為市場通用件，市場容易購置。
③ 轉載機原廠設計時沒有配置破碎機接口，破碎機接口改造成功連接後，轉載機配置的自移係統數量不夠，礦領導聯係廠家到礦指導加工自移係統配件及連接裝置，破碎機輸入槽、輸出槽上加焊邁步自移座體連接板，增加4件特殊座體，與凹槽配套安裝；連接裝置改造邁步自移加導軌4根，按圖示位置裝配，保證與破碎機無幹涉；該設備改造完畢後入井安裝調試，運行良好，為煤礦節約外協改造費用約16萬。
3.2.6過構造段的安全管理
由於構造出現在工作麵前部，割煤時煤塵較大，打鑽時必須做好觀頂監護工作，注意片幫，同時在平台上作業人員必須強化安全意識，做好自身保護，觀頂監護人員必須站在刮板機閉鎖跟前，發現意外及時閉鎖。
工作麵處理支架倒架需要“吊”架時，必須組織經驗豐富的人員進行作業，待支架吃勁後，操作人員應及時撤出掩護地點，實行“遠方操作”，防止單體柱脫出傷人。
工作麵出現冒頂時，必須等頂板冒落穩定後，在有專人監護的情況下方可接頂。跟班領導、班組長以及安全員應跟班到構造處，積極協調解決生產中出現的問題。
通過對構造段打眼、穿鋼管、鋪網管理；采高、頂板以及液壓支架管理，工作麵產量逐月提升，超額完成月度原煤生產計劃產量4.5萬噸。其中7月份生產原煤產量7.5萬噸，創曆史新高水平，6-12月超額完成產量累計8萬噸，創造效益資金240萬元。
4.工作麵轉采施工方法及工藝改進
4.1轉采方法
在轉彎過程中，為了不拆除液壓支架和刮板輸送機，減小支護勞動強度，保證工作麵支架能及時調整方向並且控製頂板，因此在上順槽工作麵外設虛擬旋轉中心，即下順拐點轉過角度57°，上順轉過角度57°，工作麵平均轉角57°，工作麵按照虛擬中心做扇形逆時針旋轉。
4.2轉采工藝
當工作麵風巷推進至導線點T2152.624前7.5m處，機巷推進至導線點T2155.32前9.6（該點為下順抹采起始點，距離下順槽拐點結束9.6m）處，將工作麵調平、調直，保證工作麵與上、下兩順槽垂直，此時開始調整工作麵。
本工作麵采用對刮板輸送機機頭抹刀的方法進行轉采調整，調整期間采煤機正常進刀割幫。從轉彎開始至結束設計轉采比為1:8，即工作麵刮板機機頭推進4.8m，機尾推進0.6m，依上述方法按照轉采比依次順序轉采（備注：當工作麵支架出現擠架時，根據現場實際情況割通刀進行調整）。轉采過程中每割一刀必須采用由上至下依次移架，由機尾至機頭的順序進行推移刮板輸送機，防止刮板輸送機上竄，保證工作麵輸送機與下順槽轉載機的正常搭接。每個循環必須保證推進度，可采用機頭推8遍，機尾推1遍的方法進行工作麵調整。工作麵調整期間，每個循環必須及時調整每部液壓支架的角度、間距，保證支架垂直煤壁。一旦出現擠架、咬架和錯架現象應立即處理。
該轉采方案創新實施，不但降低職工勞動強度、減小轉采工期，而且有利於綜放工作麵轉采期間頂板有效管理，安全得到了有效保障，節約成本48.75萬元。
5.結束語
針對斷層構造對開切眼施工、工作麵安裝以及工作麵回采影響，通過在頂板管理、液壓支架控製、支護設計優化、設備保護和改造等方麵采取的多種舉措，不僅使得工作麵安裝工期縮短1.5個月，而且工作麵過斷層構造期間產量平穩2400t/d左右，保證了安全生產雙豐收。通過2個月的不懈努力，采用特殊的管理方法以及實施可行性的技術方案，構造段得以順利通過，共節約成本資金259.15萬元、創造原煤效益資金240萬元。本次過斷層為二井田煤礦過類似斷層積累了經驗，對以後的安全生產具有指導性意義。
