软弱围岩采场过断层实践及稳定控制技术浅析

软弱围岩采场过断层实践及稳定控制技术浅析
发布时间：2021-12-23T07:29:21.544Z 来源：《科学与技术》2021年第27期作者：毛鸿君[导读] 软岩采场因自身强度低，承压能力弱，在过断层带期间矿压显现会更剧烈，若不采取合理的过断层方案以及顶板、煤壁与液压支架稳控技术，很大程度会发生重大安全生产事故。

毛鸿君
平凉新安煤业有限责任公司甘肃平凉 744201作者简介：毛鸿君（1986—），男，现任平凉新安煤业生产技术部，工程师，主要从事煤炭开采方面工作。

【摘要】：软岩采场因自身强度低，承压能力弱，在过断层带期间矿压显现会更剧烈，若不采取合理的过断层方案以及顶板、煤壁与液压支架稳控技术，很大程度会发生重大安全生产事故。

本文以新安煤业1201综采工作面为例，提出了以平推硬过法为主、采高控制的方法以及提高采场稳定性的方法，有效的解决了软岩工作面过断层期间采场失稳的问题，确保了工作面的安全顺利回采。

【关键词】：软弱围岩采场、过断层施工方案、采场稳定性控制技术 1 概况
新安煤矿1201工作面位于近水平采区南翼，井口标高+1255m，开采水平为+535m，工作面标高+440m～+650m。

工作面采用走向长壁采煤法回采，工作面走向长度2370m，倾斜长约150m，煤层倾角25°。

工作面煤层结构简单，夹2～3层矸石，为灰黑～灰白色泥岩，夹矸厚度变化不大。

工作面老顶为泥质粉砂岩，厚度7.5m，直接顶为粉砂质泥岩，厚度2.5～3.2m，直接底为泥岩，厚度2.6m，强度低，易破碎。

1201综采工作面回采至材料道1670m处，有一处落差H=3.6m的正断层，该断层命名为F1断层，次断层由材料道向运输道发展并贯穿整个工作面，对工作面回采进度、煤质等造成了严重影响。

1201综采工作面位于整个矿井可采煤层的顶部，围岩以泥质砂岩与炭质砂岩为主，成岩时代晚于其它地层，围岩的稳定性较差，且围岩中含有大量的粘土矿物，遇水遇风极易松散膨胀，稳定性极差。

为了确保软岩综采工作面安全高效的通过断层带，必须采取合理有效的施工方案和稳定性控制技术。

2 断层产状分析及工程控制难点 2.1 断层分析
（1）F1断层两道分布 1201综采工作面揭露断层3条，其中F1断层为正断层，此断层贯穿1煤，倾角65°，落差H=3.6m，对回采影响较大，断层两道展布情况如图1。

图2断层在1201综采工作面展布示意图（3）施工前断层相对位置及要素分析
在1201材料道1670m处及1201运输道1752m揭露出F1正断层，该断层贯穿1煤且沿走向影响工作面达82m。

工作面于2019年6月14日早班溜尾开始揭露此断层，随着工作面推进，断层由机尾向机头方向延伸，在推进回采过程中与工作面平行且与断层揭露面呈45°夹角推进。

2.2 难点分析
工作面顶底板主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩组成，抗压强度极低。

受断层影响，顶板、煤壁和支架稳定性控制难度大大增加，因断层两盘错动，断层面两侧煤（岩）层较为破碎，断层前后顶板压力过大，导致顶板破碎，易发生掉顶、漏顶事故。

预计工作面过断层期间来压强烈，支架承压大，导致支架死架、咬架现象甚至掉顶事故。

3 过断层施工方案
以平推硬过法为主（根据巷道走向角度采取逮顶跟底直接推过），适当配合挑顶卧底和采高控制的方法。

在距断层20m处时，按1∶2的推进方式快速推进机尾，使工作面和断层形成一定的夹角，以减小断层暴露面积。

在距断层9～10m处时，将支架采高逐渐降至2.8m左右，在保证采煤机通过的前提下逮顶刹底，对断层前后5架及断层面进行铺双层菱形金属网回采。

揭露断层初，断层面向运输道方向延伸5m，推进过程中顶板较为破碎，成粉状或块状掉落；见煤后，在揭露断层平均落差达1.2m时，采取逮顶刹底的措施，保证支架在断层下方安全通过。

根据揭露的断层落差大小可直接逮顶或适当破顶跟进逮顶，直至通过断层，之后逐步调整支架状态，保持支架与顶板平行。

调整开采层位于断层下盘面，采用托顶煤方法平推通过断层,保证支架有力不超高。

4 工作面稳定性控制技术
4.1 顶板稳定性控制
（1）工作面距断层20m时，下部断层段控制采高不超过2.8m，加强煤壁和顶板管理，防止煤壁大面积片帮。

为使工作面在断层上、下盘平缓过渡，断层上盘破顶回采，支架高度不小于2.4m，以防压死支架，并满足煤机通过的最小高度，随断层向机尾延伸逐渐刹底回采，其幅度不超过200mm/刀；掉顶处必须用木料接实，严禁空顶作业。

（2）工作面回采至F1正断层破碎区域时，适当减小采煤机截割深度，控制在0.5m/刀左右，割煤时严禁留底煤，防止移架时出现陷底现象，割煤后必须及时带压移架。

使破碎矸石滑向采空区，移架到规定步距后停止移架，并立即升柱，煤机通过后及时支护顶板，尽量缩小顶板暴露时间和面积。

（3）若煤壁片帮严重，端面距增大，为防止端面空顶处顶板垮落，必须对空顶处进行超前支护，采用掏槽插梁法进行端面空顶维护，即在工作面煤壁施工掏槽窝，然后插入长度为4.0m钢梁，钢梁另一端与支架顶梁搭接，从而有效防止端面处顶板垮落事故发生。

4.2 煤壁稳定性控制
（1）期间如工作面发生片帮现象，要及时伸出前插板及拉移超前架进行支护，必须做到少降、快拉和及时。

移完超前架后仍不能有效
支护片冒区时，支架顶梁与顶板必须用木料衬平接实，相临两架高差不得大于顶梁侧护板高的2/3。

（2）工作面片帮宽度小于500mm时，可使用相应长度的半圆木在煤壁侧打倾向托棚支护顶板，一梁两柱（梁长大于3.0m时，要一梁三柱）。

（3）工作面片帮宽度大于500mm时，需使用半圆木、轨道或11＃工字钢扶设走向棚进行过顶，一架两梁或两架三梁，梁子长度视现场情况而定。

4.3 控制重点总结
软岩工作面使用平推硬过法通过断层时，关键是控制支架状态，合理控制采高，防止支架超高使用，防止支架歪斜为确保工作面下端头支架的稳定性，将工作面下部的1#－5#支架两两彼此用千斤顶相连,构成横向布置的端头支架组，以提高端头支架的稳定性；其次是抓好工作面大线管理，工作面要保持良好的工程质量，特别是顶板破碎条件困难地段，更要保持支架齐、工作面运输机直，消除支架滞后带来的应力集中；三是加强液压系统检修，液压系统消除跑冒滴漏，保证初撑力达标，顶板支护可靠。

5 结语
本文分析了平推硬过法在深部软岩综采工作面过断层的施工方案以及保持顶板、煤壁和液压支架稳定性的技术。

经实践证明，该方案大大提升了事件周期内的矿井效益，实现了工作面高效安全回采，仅用时27天顺利通过了断层，取得了良好的实践效果。

参考文献：
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