综采工作面过断层技术分析与实践

随着矿井机械化程度的不断提升，综采工作面在煤矿中的应用日益广泛，同时由于我国煤炭赋存范围比较广泛，综采面推进时受到诸多地质因素影响，其中断层对综采工作高效推进有着显著影响。断层根据其结构不同，分为正断层以及逆断层，当回采工作面前方断层落差加大时，回采面煤炭不连续，采煤工作面无法直接推进，往往需要另掘切眼，搬家重新布置工作面；当断层落差较小时，回采面采煤机可以直接从断层一盘推进到另一盘，不要需再重新开切眼。通常情况下，综采工作面根据断层的落差、性质、煤层顶板岩性及破碎程度、煤层赋存条件等因素，可以采取调整回采高度、挑顶、起底、硬过或者跳采方式进行过断层工作。

1  工程背景

1.1  工作面概况

山西某矿回925综采工作面已经推进至距离前方6号切眼210m，距离回风口230m处，根据地测科前期地质勘探资料，在工作面前方即将出现F7断层（逆断层），断层参数为：196°∠26°H=3.3m，估算会对回采工作面走向50m，倾向50m范围内造成一定影响，为了确保综采工作面顺利、安全平稳的推进过F7断层，需要对过断层期间的技术要求以及采取的安全技术措施进行分析研究。

925综采工作面位于II采区，开采9号煤层，煤层厚度在2.4~3.1m，平均厚度为2.72m，煤层倾角在14~20°，平均为18°，该综采面地面位置是位于矿井工业广场西南侧，地表为采空塌陷区。回采面地面标高为+680~720m，井下标高为+120m~160m，回采面的东部是矿井工业广场保护煤柱，西边为F8断层，南侧是原923回采面采空区，北侧为未开采的实体煤。9号煤层具体顶底板岩性如表1所示，925综采面的位置关系如图1所示。

表1  9号煤层顶底板岩性

名称          岩性 厚度

老顶        中砂岩 12~23m

直接顶  泥岩 1.5~2.6m

直接底  泥岩 0.3~4.6m

老底       粉砂岩 4.5~7.8m

图1  工作面位置情况

1.2  工作面地质情况

925综采工作面整体地质构造较为简单，均是在5m以下的中小型断层，煤层起伏不明显，回采巷道掘进期间揭露的断层参数如表2所示。现阶段，925综采工作面开采遇到的断层为F7断层，断层倾向为196°，倾角为26°，落差为3.3m。矿上通过对断层分析，并结合以往过断层经验，决定采取以下过断层措施：将回采面调斜，且回采面紧跟回采巷道进行开采，严格禁止出现较大的开采起伏，回采面过断层期间，上盘可以适当的起底、上盘可以进行挑顶。

表2  断层参数

名称          落差        倾角    性质

DF12 0~12m         63 正

II9F8 2.1~4.2m 82 正

II9F3 3.5~4.1m 53 正

II9F5 2.8m         25 正

II9F3 1.5~3.1         12 正

II9F7 3.3m         26 逆

II9F1 2.6~4.7m         42 正

2  回采面过断层技术措施要求

在925综采工作面过断层期间，为了保证回采工作的安全高效进行，并结合925工作面具体地质、布置情况，设定的具体技术要求为：

（1）925综采面的开采推进应紧跟回采巷道的布置掘进，严禁出现较大的开采落差，在过F7逆断层上盘时可以适当的进行起底工作，在过上盘时可以进行破顶工作，在回采面过断层期间，严格对开采的高度进行控制，开采高度最低不应小于2.2m，最大不应超过2.6m；

（2）F7断层为8号煤层断层，根据矿井地测科的地质勘探资料，对9号煤层开采造成的影响相对比8号煤层小的多。在过断层期间，上盘范围内进行上挑、下盘进行起底。上挑以及起底工作应当逐步进行推进，一次上挑或者起底的深度不得大于200mm，以便确保回采面顶、底板的平整，保证回采面设备运行安全。

（3）在回采面布设液压支架时，支架的机身应与煤壁保持平直，支架的顶梁与煤层顶板接触良好，液压支架布置的最大仰斜角度不应超过7°，相临近的液压支架不应出现明显的错台或者错茬，支架不得出现咬架或者挤架，相邻液压支架的间距控制在200mm以内。若液压支架出现歪架、吊斜、或者咬架征兆时，应采取必要措施，及时对支架进行处理，确保液压支架的初撑力满足设定要求，液压支架的供液压力应保持稳定，供液管路不应出现漏液情况，出现时及时对管路进行更换。

（4）加强回采面过断层期间的顶板管理，在移动液压支架过程中，必须坚持带压移架，液压支架顶梁必须与顶板有较好的接触，出现顶板空顶时及时采用木板进行填充，确保支架与顶板之间可以实现较好连接。带压移架后，支架的顶梁应与顶板接触良好，拉架工需要在本架移动前进行操作，在对支架进行升架或者降架过程中，支架周边应严禁其他操作人员进行施工。

（5）加强回采面过断层期间矿压的观测工作，工作面液压支架的初撑力不得小于25MPa，工作面回采巷道采用的单体液压支柱应做到正规有劲，支柱的初撑力不得小于70KN，且支柱上的防倒挂钩链接良好，防止支柱出现倾倒情况。

（6）在过断层期间，应做好超前地质勘探工作，采用物探超前，钻探验证措施，对断层附近的瓦斯、水文等情况进行充分掌握，并严格准守设计的过断层期间钻孔布置参数，进行钻孔施工，防止出现安全事故。

3  过断层期间安全防护措施

（1）采煤机割煤期间，应控制采煤机的推进速度，控制在1.2m/min范围一下，采煤机割煤速度过快极易造成采煤机截割部出现故障或者瓦斯涌出过大，同时应采取措施防止出现矸石下落或飞溅伤人情况，确保采煤机内、外喷雾降尘装置、液压支架喷雾降尘装置处于完好装置，可以正常进行使用。

（2）采煤机完成煤炭截割之后，液压支架的前探梁以及护帮板应及时的伸出，减少顶板的悬露时间，并对前方煤壁进行支撑，降低煤壁出现片帮可能。在煤壁容易出现片帮或者顶板较为破碎的区域，应采用超前移架措施，防止因为片帮造成顶板出现漏顶。

（3）当采煤机割煤后煤壁端面距离不超过340mm时，应及时将液压支架的伸缩挡板，支撑煤壁，并采用竹笆，木板等将支架间进行严密封堵，防止出现更大的煤壁片帮。

（4）加强过断层期间瓦斯检测，监控，工作面出现瓦斯涌出异常或者瓦斯超限时，必须停止回采工作，将异常情况立即上报上级管理部门，待采取安全技术措施，确保没有瓦斯隐患之后，才可以再次进行回采工作，并加强对刮板输送机后方浮煤的清理工作，确保回采面通风，防止瓦斯超前情况发生。

（5）过断层期间，应加强对回采前方水文地质探测工作，发现前方水文地质存在异常情况，现场工作人员应立即停止回采工作，将水文异常情况上报给上级管理部分，待采取相应处理措施之后，再进行回采。

4  结语

通过严格的准守925综采工作面过F7逆断层时设定的过断层方式、过断层技术措施以及安全防护措施，925综采面安全高效的推进过F7断层，过断层期间，每天保持5m的推进速度，保证了矿井高效生产，也为其他矿井综采工作面过类似断层提供了经验借鉴。

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