综采工作面快速过断层技术的实践与应用浅析_刘琛.pdf

202312技术应用与研究119Modern Chemical Research当代化工研究综采工作面快速过断层技术的实践与应用浅析刘 琛（山西潞安化工集团高河能源有限公司 山西 047100）摘要：本文以煤矿生产的技术转型技术升级为背景，加强对综采工作面快速过断层技术的研究，通过对过断层方法的分析，明确实践要点，总结了在综采工作面快速过断层技术应用中的实践策略，从设计施工方案、拉移超前支架技术、上网支护技术、煤机截割控制技术、断层带预送维护顶板、断层带预送巷道支护等多方面加强技术研究，提高了综采工作面的生产效率。目的是要在综采工作面中加强对开采技术的优化，提高快速过断层技术的应用水平，提高生产效益。关键词：综采工作面；快速；过断层；技术中图分类号：TD 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.039Practice and Application of Fast Fault Crossing Technology in Fully MechanizedMining FaceLiu Chen(Gaohe Energy Co.,Ltd.,Shanxi Luan Chemical Group,Shanxi,047100)Abstract：Based on the background of technological transformation and upgrading in coal mine production,this article strengthens the re-search on rapid fault crossing technology in fully mechanized coal mining faces.Through the analysis of fault crossing methods,it clarifies the key points of practice,and summarizes the practical strategies in the application of rapid fault crossing technology in fully mechanized coal mining faces,including design and construction schemes,pulling advanced support technology,online support technology,coal machine cutting control technology,fault zone pre delivery and roof maintenance strengthening technical research in various aspects such as pre delivery roadway support in fault zones has improved the production efficiency of fully mechanized mining faces.The purpose is to strengthen the optimization of mining technology in fully mechanized mining faces,improve the application level of rapid fault crossing technology,and improve production efficiency.Key words：fully mechanized mining face；fast；crossing fault；technology在煤矿开采技术的研究和实践中，有越来越多的现代化机械设备被投入到了生产中，生产技术水平、管理水平持续攀升。在面对复杂的地质构造条件时，煤矿生产活动要结合地质构造的特点和影响，对生产作业的方案进行合理规划，在必要的情况下，利用快速过断层技术展开实践研究，提高生产效益和综合生产质量。1.综采工作面快速过断层的方法煤矿开采活动所面临的生产环境较为恶劣，地质构造的不同，对采煤工作面回采作业环节造成了直接的影响，越发复杂的地质构造，给目前的煤矿采煤工作面回采活动带来了新的挑战。原本在生产活动中使用的简单工艺和流程变得复杂、繁琐，从人力资源、物力资源、时间成本方面都需要付出更多，在机械化采煤工作面，结合生产环境中的地质构造情况，要实现综采工作面生产活动的顺利实施。利用快速过断层技术，通常是以补送回采巷道方法和调整工作面坡度法两种方法为主。补送回采巷道的方式指的是对回采工作面的长度进行重新调整，该方式在断层落差较大的工作面中具有较强的适用性。另外一种方式是根据无煤段长度对工作面的坡度进行调整，该方法能够提高采煤效率，而且使采煤机处于稳定顺畅的状态下运行。在具体的工作面坡度调整和生产作业环节，利用应对的方法进行回采作业，因此该方式在断层落差较小的工作面，具有一定的适用性。补送回采巷道方法的应用，需要投入较高的掘进费用和维护费用成本，而且在工作面长度调整之后会引起一系列的变化。根据无煤段长度对工作面坡度进行调整的快速过断层技术方式，虽然在时间层面上具有一定的优势，取得了合理性的技术应用效果，但是无法使截矸集中，导致煤质质量受到影响，对煤流截矸系统的正常运转造成了直接干扰，工作面的生产质量、生产效率发生了大幅度降低的情况，最终导致煤矿生产活动的综合效益难以达到理想目标。最重要的是在过断层的环节，各种应力会对断层带附近产生影响，增加了顶板破碎的风险，顶板破碎的防治工作中，管理难度较大，支护技术要求高，支护困难，顶板破碎管理困难，给安全生产、高效生产带来了直接的影响，增加了安全隐患问题的发生风险。顶板沿断层冒落的现象较为常见，对煤矿生产人员的生命安全和煤矿生产企业的财产安全造成了直接威胁，硬推的过程中，会产生危险系数较高的问题1。202312技术应用与研究120Modern Chemical Research当代化工研究2.综采工作面快速过断层技术的实践与应用要点以潞安集团伊田煤业为例，在潞安集团伊田煤业2105综采放顶煤工作过nf6断层，在生产活动中结合断层的具体落差情况，在推进工作面时，从断层下盘向上盘进行推进，使用了超前刹刀割底的方式，对结构层位进行控制，过断层期间对超前支架维护顶板进行及时的拉动移动，用金属网配合上板梁的方式，对顶板绞破碎区域进行处理，维护顶板状况，顺利的推进nf6正断层的工作面施工开采，提高了工作面的生产水平、生产效率。在回采期间，按照由东向西的方向推进工作面，回风巷道推进的位置到达距离切眼480m时，首先将nf6断层揭露，从运输巷向回风巷方向延伸断层，在整个工作面贯穿其中，断层倾向282，倾角60，落差值为3.5m。图1 工作面直接过断层示意图采煤工作面是否能够达到直接推过断层的目标，是受到多种因素影响所决定的，包括工作面采高、断层落差和煤层厚度，在具体的判断中，如果开采煤层的厚度值较高，断层落差小，不超过煤层厚度与工作面的采高之差，工作面可直接推过断层，因为断层上下盘煤层对接部分超过工作面采高，工作面直接过断层示意图，见图1。如果断层落差值较大，煤层厚度和工作面采高差小于上下盘落差，此时需要考虑使用采煤机调顶的方式或采煤机割顶的方式，对顶板或底板岩层进行截割，通过该断层，这说明了断层上下盘对接部分与工作面采高相比更小，因此要找到对盘每一层进行过断层施工2。（1）设计施工方案。结合地质资料的分析和现场生产环境的调研工作，要在过断层施工中加强对施工方案的合理规划和设计，过断层期间经过计算采集工作面过断层时的使用超前刹刀架的数量，总数为48组，在设计过断层施工方案期间，要以减少割矸量为目的，最大限度地提高煤炭采出率，需要下降盘割部分顶板，上升盘割部分底板，才能够达到多出煤的目的。使用48组支架，会出现断层下盘割全岩的情况，煤炭生产中，煤机事故问题的发生几率将会受到影响，在故障问题下，推进速度和生产效率受到干扰。因此在设计过断层的施工方案时，需要分解48组支架刹刀，按照断层面前方28组、后方20组的形式进行施工，下盘各部分煤层和顶板，上盘各部分煤层和顶板，再进行采煤机作业的环节。沿巷道底板顺平回风巷时，要采取适当留底煤的方式，对上盘各部分顶板进行处理，下盘各部分底板也需要实现部分硫定酶的处理目标。沿正常结构对其余的支架进行处理，对结构层位进行控制，创造有利的条件，实现快速过断层、安全过断层的目标。（2）拉移超前支架技术。在断层拉伸的影响下，煤层会发生改变，断层面附近煤层顶板的破碎程度较高，在采煤生产的过程中要做好顶板支护工作，利用拉移超前支架的形式，采取少降快拉、及时移架的原则进行顶板支护处理。在工作面片帮区域内，对超前支架进行及时拉移，保证护帮护顶工作落实到位，将护板打出，确保综采工作面在快速过断层的施工过程中保证一定的安全性3。（3）上网支护技术。如果在断层面附近存在着较为严重的顶板破碎情况，需要利用上网支护的方式，提前在液压支架顶梁上方安装金属网，提高上网支护的技术应用水平。在断层面前后位置安装金属网，共计5组支架，增强顶板的完整性，保持顶板支护的整体效果，创建有利的条件，推进煤机开采活动的顺利实施，为拉移支架的过程创造便捷条件。（4）煤机截割控制技术。煤层顶底板存在着矸石硬度较大的问题，煤机的截割过程中，整体的难度较高，煤机司机和推流施工的工人之间应进行密切配合，对推溜的行程进行控制，对煤机结构循环步距进行控制，缩短距离，减小割矸量，对强行截割的行为要进行严格的禁止。因为强行截割会导致煤机受损，出现故障问题，开采生产过程中，作业人员需要对采煤机截割层位进行有效地控制，保证过机高度达到一定标准的同时，降低采高，尽量要将采动所产生的影响降到最低。断面层附近的采动工作会对顶底板造成直接的影响，因此在割煤机结构控制的施工环节，需要尽可能控制该影响，减小矿山压力风险，保证过断层施工可以顺利的推进，提高安全生产水平，在综采工作面顺利完成快速过断层的施工任务。（5）断层带预送维护顶板。用提前预送巷的处理方式对断层进行处理，可以保证断层的过程中安全生产活动不受影响，同时又保证了煤炭资源的开采和生产品质，有利于实现工作面的安全生产、高效率生产的目的。具体的实践中，需要提前进行围岩支护，在202312技术应用与研究121Modern Chemical Research当代化工研究断层带中采取预送巷道的方式，保持围岩的稳定性，用支护措施，提高围岩的稳固效果。随着工作面不断的向前推进，工作面和断层预送巷道对接之后，达到了快速通过断层的目标，工作面断层预送巷道快速通过技术应用下，取得了理想的综采工作面生产效果，例如在某煤矿中利用了综合机械化设备，建立起煤炭生产矿井，该煤矿生产总工作面断层赋存多，回采工作面情况复杂，具体的综采工作面过断层比较表见表1。由于断层预送巷道会受到持续的压力影响，维护的难度较大，因此工作人员要着重在维护平板中加强管理力度，工作面前方移动支撑压力和初次来压、周期来压等共同作用下，断层预送巷道在断层破碎带的环境中，面临着一定的回采困难、安全管理挑战。在过断层借助预送方式，施工过程中，要采取科学、可行的施工方法，在回采工作面进行割煤施工作业之前，提前进行预送巷道的施工，提前掘出断层带的岩石，做好断层带的支护作业。在工作面正常回采的过程中，过断层回采成为了过壁龛或过空巷，在巷道内应做好提前支护的作业，按照一梁两柱的形式，保证采煤机工作面中的生产安全，确保各项设备设施能够正常稳定的投入到运行中。（6）断层带预送巷道支护。工作面的快速过断层技术应用中，做好工作面输送巷道的支护，工作人员需要站在统筹规划的视角，考虑多方因素所带来的影响，因为巷道断面形状、巷道原岩应力和围岩的性质等因素，都会对工作面预送巷道的支护情况产生直接的影响。工作面动压也会在动态变化下，影响工作面的运送巷道支护情况，在工作面前方移动支撑压力影响范围之内，进行断层预送巷的施工，要保证支护的稳定性、完整性，营造安全的巷道生产环境。针对压力因素所带来的具体影响程度，进行支护作业，制定可行的支护方案，加强支护效果，如果预送巷道不受动压影响，此时在支护过程中可以使用单一的锚网支护方式进行支护施工。选择锚杆时，以具有一定强度的玻璃钢锚杆为主，用此类材质可以避免出现锚杆和采煤机结构、作业环节产生火花现象，防范安全风险。预送巷处于动压影响范围之内的情况下，随着巷道围岩应力的变化，在逐渐加大的应力作用下，要对支护工艺进行优化，使用锚网索联合支护的措施，加强支护管理，提高支护水平。采煤机即将对断层进行割透处理，工作面基本顶断裂回转动会产生直接作用，对断层预送巷道形成影响。3.结论综上所述，在综采工作面的回采作业环节，要利用快速过断层技术，对顶板垮落的风险进行防治，保证人员安全在快速过断层技术的应用下，了解工作面围岩变化情况。掌握设备的运行条件和运行实况，完善该技术，在支护工艺等方面，加强优化和创新，提高综采工作面快速过断层的技术应用水平。【参考文献】1靳慧广.游仙山煤矿综采工作面快速过断层施工技术J.现代矿业,2020,36(3):80-83.2任东海.综采工作面安全快速过逆断层群的技术研究与应用J.现代矿业,2020,36(2):224-225.3张雁波.综采工作面快速过断层构造带的方法与措施J.山西化工,2020,40(2):83-85.【作者简介】刘琛（1993-），男，汉族，山西长治人，本科，助理工程师，研究方向：煤炭。表1 综采工作面过断层比较表序号名称110201综采工作面110202综采工作面110205综采工作面备注1过断层方法直接硬过跳采搬家直接硬过工作面实际采用方法包括切眼导硐、扩帮、绞车硐室等措施工程。煤巷单价7500元/计算。煤炭平均售价176.08元/吨。铺设柔性网及回撤通道支护费用。回采过断层期间实际发生材料费用。回采过断层期间实际注射高分子注浆加固材料费用2井巷工程/m055203井巷工程费用/万元041404回收、安装费用/万元088905平均每月推进度/m173.556.36施工工期/月5247煤炭回收/万吨172.4020.68煤炭产值/万元30356036279岩石量/万吨4.201510施工回撤通道材料消耗/万元0190011设备消耗及配件费用/万元374056912两巷及工作面顶板维护材料费用/万元156.80431.213安全管理较高较高难度极大14回采难易度较困难困难很困难