斷裂構造是煤礦採掘工程常見的地質構造形態，斷層給採煤工作面安全生產帶來了極大的影響，尤其是大傾角工作面突遇落差較大斷層，為確保施工安全, 不得已常常採取工作面搬家、重新開切眼或區域性補眼, 造成丟三角煤, 致使回採率降低、採掘接替失調, 造成噸煤成本增加、降低了生產效益。為此，在含斷層構造較多的礦區研究工作面安全過斷層方法與技術顯得尤為重要，採取措施使綜採工作面快速、安全通過斷層，是綜採工作面高產高效必須解決的問題之一。
1斷層帶區域煤巖基本問題研究
1.1 斷層帶附近煤巖破壞狀況研究
斷層是由於地層的運動、擠壓等形成的，是地層運動過程中能量的聚集和釋放的結果。地層中聚集的能量在釋放過程中，岩層要斷裂、擠壓、錯動、破碎等，並伴有大量裂隙的產生。因此，在斷層帶附近，形成斷層的破碎帶，如圖1-1所示。
圖1-1 斷層破碎帶示意圖
一般頂板岩層的強度大於煤層的強度，在同樣大小力的作用下，煤巖破碎後，煤的粉末多於頂板岩石的粉末，即煤的破碎程度比岩石的嚴重。在斷層的破碎帶內，煤的破壞程度較岩層嚴重，塊度小。當回採工作面通過斷層時，與保留岩頂相比，保留煤頂要困難得多。
1.2 綜採面過斷層時附近煤巖破斷研究
綜採工作面過正斷層，以圖1-2點劃線的方向從上盤向下盤推進。當工作面還在斷層的上盤，快通過斷層麵時，斷層破碎帶弱變區a範圍內的煤層由於破壞嚴重，而a區的煤沿斷層面的下滑力為，因而煤層保留不住，會發生片幫。工作面煤壁片幫後，端麵空頂範圍增大，破碎的頂板岩層可能會發生冒頂，從而影響生產。
圖1-2綜採工作面
從上盤向下盤推進過正斷層
當工作面從上盤推進到下盤時，因支架不能直上直下，需割底板，留頂煤推進，而這部分頂煤處在斷層破碎帶弱變區b範圍內，破壞嚴重，頂煤保留不住，端麵就會發生冒頂。
工作面過正斷層，從下盤向上盤推進時；工作面過逆斷層，從上盤向下盤推進和從下盤向上盤推進時，均存在與上述類似的不利情況，如圖1-3、1-4、1-5所示。
圖1-3綜採工作面
從下盤向上盤推進過正斷層
圖1-4綜採工作面
從上盤向下盤推進過逆斷層
圖1-5綜採工作面
從下盤向上盤推進過逆斷層
1.3 工作面端麵頂煤（板）冒落分析
（1）端麵頂板冒落後，如不進行勾頂，而採取讓支架抬頭的工作方式來應付端麵冒頂，其結果不僅降低了支架的承載能力，而且會進一步惡化頂板。而由於平衡千斤頂伸出量的限制，過大的頂樑抬頭，又會造成大量支架平衡千斤頂和耳座的損壞。
（2）即使支架闖過冒頂區，支架頂樑上的頂板也已破碎和出現空洞，支架無法支住頂板，自身的穩定性也很差，極易導致支架沿工作面傾斜方向傾倒，支架頂樑相互咬架，立柱與底座的銷軸拉斷等，從而使過斷層的時間延長，形成惡性迴圈。
（3）端麵頂板冒空後，若採用勾頂和超前支護的方法，勢必造成工作面停產處理，致使生產效率降低，坑木等材料消耗增加。
因此，在綜採工作面過斷層時，必須消除斷層破碎帶內弱變區的影響，盡量防止工作面端麵冒頂的發生和煤層片幫的產生。若已發生端麵冒頂，必須立即組織人員勾頂，護好頂板，盡快通過斷層破碎帶。
2綜採工作面快速過斷層消除弱變區技術
為了安全、快速地通過斷層，就必須消除弱變區的影響，儘量減少端麵冒頂的發生。下面以正斷層，採面從上盤向下盤推進為例來說明。
設斷層的落差為h，斷層面的傾角為α，如圖2-1所示。當工作面由斷層的上盤向下盤推進，頂板處距斷層面ll，底板處距斷層面l2時，工作面頂板以γ的仰角仰採，割頂板岩層，留底煤，使工作面推到斷層下盤時，其頂板與下盤煤層的頂板一致，此後工作面再俯採，恢復到沿煤層底板的正常回採。這樣就消除了斷層下盤弱變區的影響。
圖2-1 工作面由斷層的上盤向下盤推進
其中：2 為過斷層消除弱變區的影響，針對不同的過斷層方式採取的技術措施見表2-1。
3 現場工程應用
3.1 工程地質概況
淮北許疃煤礦7214 工作面為72煤第14工作面。該工作面呈傾向nne、走向近東西的單斜構造,平均傾角為23°,其中f- 08 斷層以西段平均傾角30°,以東段18°。在距離該面切眼535 m處有一落差達8 m的正斷層,受該斷層的影響,工作面50 # 架以下段坡度達35°以上。
其工作面煤層剖面如3-1圖所示
表2-1 過斷層消除弱變區技術
注：h——斷層的落差，m；α——斷層面傾角，°；γ——工作面在頂板方向的仰角或俯角，°；m——採高，m；l1——頂板處開始仰斜或俯斜見煤點的位置，m。
圖3-1 工作面煤層剖面圖
3.2 過f- 08斷層的主要技術措施研究
f- 08斷層為一斜交正斷層，工作面採用直接推進通過。可以節省用於倒麵掘進準備巷道150 m和支架回撤的準備費用,同時緩解了礦井的產量任務壓力。但是，受該斷層的影響工作面必須託斷層面上盤三角煤,頂板極難控制,技術難度大,安全威脅大,同時在過斷層期間,工作面將進入斷層下盤的頂板岩石中,而上盤在斷層面附近將在底板岩石中,工作面破矸範圍大,對裝置的磨損嚴重，為此必須採取有效措施進行處理。
3.2.1 斷層處破巖技術措施
斷層處岩石破落常用兩種方法：採煤機直接截割、打眼放炮。採用何種方法取決於
斷層落差和岩石硬度。如工作面斷層落差較大，岩石硬度大，普氏係數大於4，上盤頂板下扎，下盤頂煤上翻，採煤機無法通過時，應採取措施挑頂或破底，確保採煤機順利通過。可以採取放炮方式挑頂或破底，炮眼布置方式根據現場矸石硬度而定，可布置單排眼，也可布置三花眼，一次裝藥一次起爆，每次放炮不超過15架支架，以防止壓死運輸機。
放炮時，採煤機放在放炮區域以外，盡量放在放炮地點的機尾側，以利於出矸；當斷層落差小，岩石硬度小，普氏係數小於4時，可用採煤機直接截割，採煤機割巖速度要慢。
3.2.2 託煤頂範圍頂板的控制
過斷層期間，工作面託煤頂範圍是仰斜開採，走向上山角度最大達25~35°，斷層影響帶頂板破碎煤頂不易控制，容易發生冒頂事故，為此要特別加強對此範圍的頂板控制，控制此範圍頂板的方法主要是：
（1）降低採高。易冒頂範圍的採高降低到剛剛能夠通過機組的2．3m左右。
（2）人工做好超前支護，提前控制好頂板。
(3)用化學法固結頂板——移架之前，把化學劑注入破碎頂板，使其固結。方法有兩種，一是粘結錨固錨桿，二是膠結劑固結頂板。
(4) 保證工作面「三直一平」, 避免因工作面不平直而造成支架的擠架、咬架和倒架現象。
(5) 合理控制採高, 防止支架空頂；減少截深——使樑端距縮短，同時採煤機過後3m之內及時移架。
(6) 斷層帶附近頂板破碎, 要求採煤機後滾筒割煤後, 立即移架, 並打出護幫板, 擠住煤壁,防止架前流碴冒頂。
(7) 所有支架必須達到初撐力, 確保斷層附近支架對頂板的有效支護。
(8) 採用帶壓擦頂移架方式移架, 防止支架擠咬和傾倒。
4 經濟效益分析
經過計算7214工作面強推硬過該逆斷層多**原煤2.78萬t，按淮北礦業平均煤價800元/t的話，直接經濟效益達到2224萬元。另外省去了開掘改造巷（200m）、綜採裝置回撤搬遷等費用，為許疃煤礦的生產接替節省了寶貴的時間，創造了良好的經濟效益。
5 結語
綜採工作面安全過斷層, 減少了綜採安裝、搬家倒麵的次數, 避免了時間和裝置的浪費，緩和了採掘接替矛盾；**了斷層煤柱，有效提高了礦井煤炭的採出率，降低了煤炭開採成本，對企業發展、提高經濟增長起到了促進作用。.
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