煤矿综采工作面快速过断层技术实践

煤矿综采工作面快速过断层技术实践
摘要：井工开采时回采工作面常揭露断层、褶曲等地质构造，断层不仅会影
响煤层及顶底板岩层连续性，而且在断层破碎带附近煤岩体裂隙发育、构造应力
集聚，给煤炭安全回采带来一定制约。

现阶段矿井常用的综采工作面过断层技术
有强行破岩法、重开切眼法等，采面选用的过断层技术应与煤层及断层赋存条件、煤层开采工艺等相适应。

基于此，本篇文章对煤矿综采工作面快速过断层技术实
践进行研究，以供参考。

关键词：煤矿；综采工作面；快速过断层；技术实践
引言
断层是煤矿掘进、回采过程中常见的一种地质构造。

在断层影响下，煤岩层
出现错位、层位异常等不连续情况，给巷道掘进及工作面回采造成困难，尤其在
巷道掘进期间，断层及其附近往往因围岩破碎导致围岩控制困难，需采取针对性
支护方式。

目前，巷道过断层围岩控制技术归结起来主要有以下几种围岩控制措施：注浆加固、锚索网联合支护、架棚支护等。

基于此，对采取的过断层技术进
行分析探讨，以期为后续采面过断层提供经验借鉴。

1过断层的施工方法
明确了解过断层的施工方法，能有效避免岩体粉碎、瓦斯积聚等事故，保障
矿区安全生产。

常见的过断层施工方法包括：a)调整采高法。

在充分了解煤层高
度及机械设备开采限度的基础上，调整设备高度，使其顺利通过断层带。

b)挑顶
起底法和重新开切巷法。

这2种方法是针对爆破作业或切割新的巷道，主要适用
于岩石硬度大、无法容纳机电设备、会对设备造成损害的断层地带。

重新开切巷
法工作量大、工期任务紧促且安全威胁因素多，其实际应用范围较小。

2综采工作面过断层采煤技术的基本定义
由于煤矿资源在漫长的地理演化过程当中呈现出高度多样性的分布形式。

在
煤矿断层的岩石中，往往伴生水流、各种可燃气体。

因此，在煤矿的开发过程中
瓦斯爆炸事件也时有发生。

另外，煤矿断层的存在也标志着矿井岩石的坚固性已
经非常脆弱。

所以在采矿的过程中，如果工作面支护措施不合理，那么矿井也将
会发生垮塌现象。

为了克服煤矿断层中存在的一些系列问题，综采工作面过断层
技术便应运而生。

在过断层综合采矿技术中，跳采、调整采高、硬过断层等综合
采矿技术更加完善。

煤矿开采工作面，会依据断层的煤质特征、煤层厚薄、周围
的物质分布和存储量大小等条件选择合理的开采技术。

3原有过断层管控措施及缺点
（1）原有过断层管控措施以往巷道掘进期间遭遇断层时，在揭露断层后视
顶板情况施工超前锚杆，并继续沿原有巷道坡度进行掘进，巷道顶板较破碎时加
注马丽散与罗克休进行顶板加固，未采取其他管控措施。

（2）原有过断层措施
的缺点按照以上措施，施工期间未及时调整巷道坡度导致综掘机截割大量的岩石，造成设备负荷加大、损坏设备或丢失大量的煤，同时未及时减小锚杆间距、排距，导致作业期间空顶区域较大、支护效果差，极易发生冒顶事故；仅注射加固剂而
未采取架设U形钢棚的形式进行补强支护，遭遇断层落差较大时极易导致断层区
域支护强度不足，回采期间受采动影响巷道顶帮压力显现，易造成巷道变形量加大、顶板下沉、离层、支护失效、冒顶等现象发生，给后期顶板管控及回采带来
困难。

4过断层方案分析
4.1破顶过断层方案
优点：过断层不需要相关复杂工艺技术处理，只需要对其进行采煤处理，因
此所需技术较为简单，施工速度较快，只需按照相关流程逐步推进即可。

缺点：①根据断层与工作面的贴合方式，按照工作面长度，尽可能使走向长
度维持在18m左右，通过利用破顶方式来更好的完善断层区域，必要情况下采用
破顶回采的方式对煤层进行深入挖掘，所需长度预计为30m，工程量较大。

②煤
矿顶层为较硬的中粒砂岩，硬度为7.3，如利用爆破方式进行回采，会导致岩体
松动较大，出现安全隐患，因此可以利用采煤机对其进行分割，但所需工作量浩大，还会对采煤设备产生施工故障。

③底层煤矿损失严重会出现较大的资源浪费状况，同时还会导致煤矿开采量降低，直接影响企业的收益。

4.2调斜破底过断层方案
优点：①对工作面倾斜度进行调整，可以更好的降低断裂层到回采长度，以此更好的保证工作面可以满足过断层的施工。

②由于煤矿底层岩石较硬，硬度系数为2.7，破除难度高，因此可以采用松动爆破或采煤机直接割断，以此更好的实现过断层分割。

③当采用俯采过断层时，将上层断裂层媒体进行全部清空，工作量减少，经济效益提高。

缺点：①在实际的施工过程中，需要用到的技术较为复杂，因此需要多方面探讨调查，对工作面上下端进行不断的调整，以此更好降低工作难度。

②对过断层进行施工处理时，为了防止顶层煤炭掉落，可以对周围环境进行封锁处理，依据相关可靠的顶板管控方案，对其进行综合调整，依次更好的提高安全系数，明确选择施工方案，利用合理的技术进行处理。

4.3断层破碎区域顶板控制措施
断层破碎区域顶板控制措施主要包括：a)缩小采煤机切割深度为0.4m/刀，匹配有经验的司机进行留底操作，防止支架塌陷。

b)采用支架托梁法控制工作面顶板。

具体实施方式是将3根6m长的工字钢梁放置在相邻3个支架前，保证支架与钢梁紧密接触，提高支架前移速度。

c)工作面进入断层带后做好顶板空顶部位的超前支护，具体借助掏槽插梁法进行控制。

5综采工作面过断层采煤技术的具体方法
5.1割煤高度调整法
与挑顶起底法不同的是，割煤高度调整法通过调节割煤高度直接避开断层。

利用割煤高度调整法进行综采时必须要注意三个问题。

①综采工作面和断层走势之间的夹角走向。

利用测量技术对综采工作面和断层走势之间的夹角进行测量，一般合理的范围在20°~30°之间。

在了解夹角走势的基础上，将割煤高度进行
调整。

②在过断层时可以根据煤层的具体情况选择留底和留顶两种过断层策略。

③根据顶板最大沉降量、液压支架最大下限高度和可伸缩量计算液压支架的合理高度。

割煤高度调整法仅适合断层走势和综采工作面夹角在一定合理范围之内的开采，若煤矿断层和开采工作面之间的夹角超出割煤高度调整法的应用范围，则要考虑采用其他方法。

5.2综合方法
由于煤矿断层的煤质、分布及岩层厚度不同，单一的过断层方法无法解决综采工作面的过断层问题。

因此，在综采过程中，将多种采矿方法综合起来，采用综合方法穿越断层。

断层出现后，若断层地层较软，可采用顶升和底升的方法。

如果综采工作面与煤层夹角适合采煤高度调整法，则采用采煤高度调整法穿越断层。

如果工作面周围有断层，可以直接采用箕斗采矿法。

综合法根据煤矿的断层分布特点，在施工过程中可随时因地制宜地调整断层穿越法，保证煤矿综采工作的顺利进行。

结束语
过断层带增加了煤矿开采的难度与危险程度，因此采矿企业应重视探索与应用过断层安全技术措施，保证综采顺利进行。

针对煤矿综采工作面采矿工程效率低、工序烦琐等难题，选择了带压擦顶法等方法，综合采用注浆加固、超前管棚支护等工艺技术，严格控制断层破碎区、断层带处的顶板，并按照数据严谨管理顶板，取得了良好的采矿效果。

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