综采工作面安全高效过断层技术研究

综采工作面安全高效过断层技术研究

王海周

陕西有色榆林煤业有限公司   陕西 榆林719000

摘要：断层是煤矿开采过程中常见的地质结构，随着开采深度的增加，综采工作面不断连续高效的开采，会给开采工作面带来持续的影响，严重会影响到矿山的安全开采，为保障作业人员安全作业和矿山安全，要制定相应的开采技术，尤其在断层开采技术的选择上，要选择合理的综采工作面过断层方法及安全技术措施，本文通过总结断层对开采的影响，对几种常见断面进行分析总结，研究对选择不同的技术方法应对不同的断面，总结断层应采取的措施，为综采工作面的开采提供参考。

关键词：开采工作面、过面层、安全技术

0引言

陕西有色榆林煤业有限公司煤矿在开采过程中，地壳运动中最为常见的运行就是断层，开采中遇到的断层会严重影响开采的效率和作业人员的安全，快速安全有效的通过段面层成为矿山企业关注的关键问题，煤矿开采的主要技术是综采，对过断层有较高的要求，不同的断层采用的支护方式各不相同，本文通过研究综采工作面高效过断层技术，结合国内目前常用的几种过断层技术方法，提出不同过断层技术的方法及适用条件，综采过断层技术是提高资源回收率，强化巷道支护的综合治理技术，在实际开采中，本文根据断层的围岩和煤层特征制定长期有效的开采技术，分析综采工作面的安全技术措施，根据煤矿实际情况制定合理的开采方案，通过分析几种断层的常见方法，保障开采的安全进行。

1工程概况

陕西有色榆林煤业有限公司工作面位于3号煤层，与3号煤中央辅运大巷平行布置，与30202胶运顺槽、30201辅运顺槽垂直布置，全长300m，设计宽度11.5m，高度5.2m。掘进原则是按照顶煤留设800mm-1200mm掘进，保证底板平整。

1.1巷道布置与掘进工艺

工作面全长300m，宽为11.5m，高为5.2m，为矩形巷道，机窝段长30m，宽为13.5m，高为5.7m。机头、机尾支架窝长6m，宽为13.5m，高为5.2m，正帮布置2个调车硐室，调车硐室长度为15m，宽为6m，高为5.4m，为矩形巷道。调车硐室均为双抹角，尺寸为4.0m×4.0m，硐室开口处支护3根锚索加强支护。到达位置后，联系地质测量部进行放线，距离副帮放一组3.2m激光线，距离正帮放一组0.2m的激光线，用2组织激光线来控制的宽度，确保达到设计要求。

顶板采用锚网索联合支护。使用直径为18毫米、长度达2100毫米的金属锚杆来支撑隧道室的顶端，锚杆之间的间隔是1200x1200毫米(除了锚杆机的第二和第三个臂分别有900x1000毫米)；在靠近辅助壁约五米的地方设置了一组木制标柱以提供临时的支持保护，当工作区域准备装配的时候会将其收回。木点柱间距为3m，机头、机尾端头架窝处各支护3根，共计106根，且木点柱要打在硬底上，严禁打在浮煤或淤泥上，并用木楔子在顶部楔实，拉底到设计高度后，早班破碎机延伸后，当天中班安排人员打设木点柱，木点柱打设到位后用8#铁丝拴牢绑紧，防止木点柱倾倒伤人。

2常见的综采工作面过断层方法

2.1强行通过法

针对小型断裂带，可以采取强制穿越策略。这主要涉及到那些断层两侧移动距离低于支柱最低支持范围的区域。所谓的"强制穿越方法"是指使用挖掘器来切削矿石，以使得开采区能够顺利穿过断层并调节挖掘器的切割角度:当遇到逆断层时，需要朝上切割；而面对正断层则应该往下切割。慢慢地切割直到看到煤炭为止。因用挖掘器去切割石头，所以会给挖掘器带来严重的磨损，尤其是在石头坚固的时候，更应当利用爆炸的方式来炸碎石头。完成断层跨越之后，必须彻底检视整个综合开采区的设备状况，确保没有受损的情况发生。需要注意的一点是，在强制切割矿石的过程中，需要密切关注矿石的硬度变动情况，避免导致挖掘器的损伤。

1.2重新制作切眼

在大规模煤炭挖掘的过程中，当遇到大型断层的时候，强制穿越是非常困难的，因此必须重新设计并建立切口，以确保安全的挖掘过程。当作业人员接近断层的位置开始挖取煤炭时，会预留一定量的安全煤柱。一般情况下，这个煤柱的宽度大约为30米。作业人员会在这个断层的另一侧再建一次切口，等新切口完工之后，将整个综合采掘区域迁移到新的切口上，然后再继续挖掘。然而，该方式的效率极低，耗费了大量的搬迁时间，且费用也相当高昂。

3综采工作面在越过断层时采取安全技术措施。

经过研究综合采矿工作面的断层处理两种方法后，为了确保生产安全，陕西有色榆林煤业有限公司还执行一系列的安全技术手段，主要包括对顶板的管理、通风和防止水泄漏的管理。

3.1顶板管理

在靠近断层的地方，矿山压力往往会聚集并可能导致顶板塌陷的事故风险增加。因此，作业人员需要重视在穿越断层过程中的顶板管理工作，并在进入断层前准备好必要的资源，如金属网和木料等。此外，要加强工作面的支撑力度以保持良好的液压支架运作状况，避免出现挤压、卡住或偏斜等问题，并且要使支架之间的间隙不大于液压架两边保护板的一半高度。同样重要的是，必须保障端头的防护措施效果。对于液压支架的液压系统，要定期进行检测，因为它有可能存在泄漏问题。为了解决这个问题，建议每个班次都应该对液压支架的液压系统进行彻底检查，以确保其在整个推进过程中能正常运转。最后一点是，要严控液压支架的空顶距离，当空顶距离超过330mm时，立即采取拉架行动。如果无法实现小空顶距离下的移架操作，则要在每一根支架的顶部放置大型板。尽管在通过断层的过程中仍然有潜在的顶部塌陷风险，因此必须对进入工作区域的人数实施严密监控。在此过程中，禁止员工靠近煤壁或者进入巷道内部。若需入内，务必先切断采煤机与链式输送机的电力供应。此外，所有人在操作支撑结构下方进行工作，绝对不能在没有支撑的地方干活。如果煤壁或巷道中有人正在施工，那么其上方及下方十个架子范围内的位置都不可被其他人员移动支撑设备，以免引发事故。当工作区域出现顶部漏洞时，需要强化支撑。如果大面积的顶部冒出，应立刻撤离工作区域的操作人员。在进行切割操作时，必须确保整个工作区域推进平稳，严格禁止出现陡坡和急转弯的情况。

3.2通风管理

在靠近断层的地方有可能出现瓦斯的聚集问题，尤其当涉及到小型断层的时候。如果强制穿越断层的工作面，有可能会引发断层内部的瓦斯释放，从而导致工作区内的瓦斯超过规定范围。因此作业人员需要对工作区的通风情况加以严格控制。一旦检测到瓦斯异常增高，必须立刻切断采煤机械和链条运输设备的电力供应，并把全部员工从现场移走。只有等瓦斯浓度重新回到正常的水平之后，才能开始安全的操作。在推进的过程中，如若持续监测到的瓦斯浓度处于较高状态，那么就应该采用局部通风系统来增强通风效果。与此同时，也需要注意上部角落的通风状况。强制穿越小的断层可能带来触发煤炭-瓦斯爆炸的风险。在推进过程当中，如果有任何关于煤炭爆发的征兆，都必须马上终止作业，并将全体工人转移至安全地带。等到工作场所的瓦斯浓度逐渐平稳下来以后，才可以再次返回工作岗位进行操作。这样重复多次，直至测量结果显示钻探中出现的突出指数是安全的，然后就可以继续进行回采活动了。

3.3防治水管理

在大断裂区域进行挖掘作业时，可能会引发断裂活动的激活。因为在断裂面上水的封闭性能相对较低，如果断裂活动被触发，那么其防水分离的效果将会减弱，从而导致掘进过程中的地下水流量上升。如未及时处理排洪问题，就极有可能出现突发性的水流事件，这会带来严重的安全隐患。作业人员需要重视大断裂区的防洪管理工作，主要包含以下几个方面的内容:首先是加强探查和排放水的操作。应预先测量出含有水的地层与综合挖矿区间的距离，并且确定适当的水泥土保护带。其次，在挖掘阶段，大量煤炭粉末或者小石头会在排水渠内积累，影响了排水效率，所以要在穿越断裂之前对排水渠进行清洁。再者，要减少挖掘深度，以避免过度破坏煤层。最后，如果有含水层穿透到断裂线上，必须立即实施堵塞或疏通的方法。

4结束语

陕西有色榆林煤业有限公司综采工作面回采工作中出现的断层情况，需要作业人员在通过断层时，小断面采用强行通过法，大断面要重新切眼通过，为保障安全作业，通过加强顶板管、通风管道水治理等方式，应对开采过程中断层的各种变化，最大程度保障开采的安全稳定。

参考文献：

[1].李腾；姜永东；刘华君；邹勇；桂涛；陈飞.急倾斜大采高综采工作面沿空留巷技术研究[J].煤炭科学技术.2023(03):8

[2].童应山；王森；张连东；王永安；李培煊；李帅.基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定[J].西安科技大学学报.2024(01):64-73

[3].段云龙；马志愿；张春文；武冲锋；王薛庆.注浆治理5.5 m大采高综采面破碎带技术工艺创新研究[J].煤炭与化工.2023(12):11-13+18