南关煤矿综采工作面过断层方案分析

白志龙

断层是岩层受地应引力作用发生断裂后，在力的继续作用下，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。断层对综采工作面的影响有：① 断层附近煤岩层较破碎，给工作面顶板管理带来很大困难，甚至威胁安全生产；② 断层的存在，破坏了煤层的连续性，工作面不得不选择相对较软的岩层进行截割，以保证工作面顶底板平整，增加了设备的故障率。因此，研究综采工作面如何过断层作面的安全生产有十分重要的意义。

1 工作面概况

3211回采面东为尚未开掘的3209工作面，西为尚未开掘的3213工作面，北至安姓庄保安煤柱边界，南临三采区西翼回风大巷。井田边界外无煤矿。3211回采面所在区域总体呈单斜构造，东南高西北低。工作面所在位置地面标高为+1125 m～+1000 m，井下标高为+575 m～+445 m，工作面埋深450～600 m，回采面材运两巷沿煤层南北布置，顺槽长度987 m，切眼长度147.5 m。工作面开采二叠系下统山西组2#煤层，煤层结构稳定。以半亮煤为主，暗煤次之，中强硬度，断口不平整，性脆，条痕黑色。煤层总厚度为2.3～3 m，平均2.65 m，煤层倾角为1°～17°，平均9°，属缓倾斜煤层，2#煤层煤的自燃倾向性等级为Ⅱ级，属自燃煤层，自然发火期为66天；工作面回采期间正常涌水量为5 m3/h，最大涌水量为15 m3/h；工作面瓦斯绝对涌出量为0.42 m3/min。

3211工作面采用走向长壁后退式采煤法，综合机械化采煤工艺，自然垮落法管理顶板。选用MG300/700-QWD型采煤机破煤，SGZ-764/800型刮板运输机运煤。工作面选用94架ZY6000-14/32L型掩护式液压支架为工作面的基本支架，机头、机尾各选用3架ZY6400-14/32L型掩护式液压支架为工作面的端头支架。

表1 3211工作面顶底板情况

2 工作面断层特性的确定

3211材料巷在245 m处遇CF2落差为5 m的正断层，根据掘进期间揭露情况（材料巷遇CF2断层时有35 m全岩段）、钻探情况（从CF2断层退后5 m打钻为6 m全煤，在退后20 m处打钻为50 m全煤）和巷探情况 （在235 m处以270°方位掘进30 m后遇到该断层，此时断层落差变小为2.5 m），以此判断该断层随着向工作面内延伸落差会逐渐变小，预计到材料巷里程215 m处落差会减小到0.5 m；预计影响工作面推进范围从255 m处全岩段17 m、245 m处全岩段25 m、235 m处全岩段14 m、215 m处全岩段5 m。

图1 3211工作面断层特性

3 综采工作面过断层方法

根据断层特性及工作面具体情况，一般综采工作面过断层采用的方法有：

（1）开掘绕巷法

工作面遇到落差较大、工作面强推硬过方法不经济、不合理时，在探明断层的具体影响范围后，采用开掘绕道的方法通过。该方法缩短了工作面长度，减少了断层对工作面开采的影响，少开采矸石，提高煤炭回收率，但是需另掘进绕巷，增加了工程量及生产工序。

（2）强推硬过法

断层落差小于采高的2/3，断层影响范围小于30 m，断层处顶底板度系数f＜10时，工作面采用强推硬过的方法。该方法增加了煤机截齿的消耗量，一定范围内需截割岩石保证工作面的平整，降低了煤炭回收率，但是无需增加其它工序或工程量，一定程度上缩短工期[1]。

4 3211综采工作面过断层方案研究分析

结合3211工作面断层特性，特制定了3211工作面过断层方案。

（1）方案一

施工绕巷，甩掉工作面机尾段岩石；在3211材料巷里程235 m探巷内30 m处以0°方位角掘辅助材料巷，长50 m、宽2.5 m、高2.5 m；施工完成后对探巷内前30 m巷道进行刷扩，刷扩后宽度为6 m，形成等切眼；工作面推进至距辅助材料巷13 m时，机尾20个支架30 m段进行末采，与之贯通后回收支架及溜槽，安装到等切眼内；待工作面推进到等切眼处时，支架与溜槽进行对接，继续回采推进。该方案会造成损失煤量4908 t。

（2）方案二

回采该断层段，预计工作面遇到该断层后再推进50 m，断层落差（2.5 m）就会小于设计采高（2.7 m），断层对工作面影响变小，期间工作面回采的矸石较软，采出矸石量约为4050 t。

图2 3211工作面断层附近煤矸储量分布

（3）方案对比分析

表2 方案对比分析

通过两种方案比较分析，确定3211工作面采用强推硬过的方式通过该处断层更为经济、合理。

5 结语

南关煤矿3211工作面通过采用强推硬过方式过断层，在经济上可行，在技术与工期安排上也是相对比较可靠的，实现了工作面连续开采，保证了工作面的安全生产。

〔1〕冯林杨，李 想，邢德恩.综采工作面快速过断层方法浅析[J].山东煤炭科技，2012（3）：150-152.