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综采工作面过断层期间的安全技术措施研究

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：弥志伟胡海林何银

[导读] 摘要：煤矿是一项重要能源，在推动社会经济发展方面发挥着有效作用。

        四川川煤华荣能源股份有限公司花山煤矿
        摘要：煤矿是一项重要能源，在推动社会经济发展方面发挥着有效作用。在煤矿开采过程中，安全问题一直以来受到人们重视。为更好的保障综采工作面顺利通过断层，对比几种过断层方法，最终确定出了最优过断层法，并提出了控制措施，保障了工作面顺利通过断层，取得了较好的经济效益与社会效益。
        关键词：综采工作面；过断层期间；安全技术
        引言
        由于煤矿情况比较复杂，任何一个小问题都会引发安全事故，所以要提高重视程度。对断层期间的安全技术进行分析，和实际情况相结合，确保发挥出有效作用，创建出安全煤矿环境，保障人员生命财产安全。
        1仰斜回采工艺的分析应用
        1.1确定回采的方案
        工作面回采的长度达到350米，揭露F1断层的时候，到停采的距离是110米。因为F1断层的落差为1.5米，所以对工作面的回采有着比较大的影响，故经研究分析制定出了回采F1断层的以下三种方案：第一，直接回采法。首先，可以通过放顶煤回采的工艺进行回采，约为2.5米的放煤高度。当F1断层延伸工作面以后，会引起前方煤体发生上升。直接回采的过程当中将在工作面北部方向并沿煤层底板的位置开始回采。炭质泥岩和粗砂岩是底板的主要构成部分。当回采至过断层的时候（100米处），直到停采均是用直接回采方式。当过F1断层时，尽管破岩难度较低，便于管理工作面，但由于断层处的煤层上升之后，容易出现放煤时放煤不到位的情况，导致遗留顶煤的厚度约为1-2米，容易造成采空区的遗煤量增大，从而引起回采量下降。第二，缩面法。在处于回采工作面350米揭露断层位置时，应及时中断回采。与此同时，相关的工作人员应及时撤回到通道。该类型的方法尽管能有效规避断层带来的严重影响，但也会在很大程度上加大停采的宽度。如此一来，很容易导致回采量降低，煤柱发生严重损失。第三，仰斜回采法。在工作面揭露断层之后，通过仰角的设计来回采，以保证工作面在过断层之后，可以沿上盘煤层底板进行回采，如此一来，可以在很大程度上降低煤柱损失，美中不足的是这样将会严重破坏上盘煤层的局部底岩。综合以上几点分析得出，采用仰斜法回采的工艺，不仅能在一定程度上增加工作面煤层的回采量，同时还可以保障工作面过断层的安全。
        1.2仰斜回采工艺
        第一，从工作面的头部开始斜切，以该种方式进刀。当回采工作面至长度105米的揭露断层，需要及时伪斜调整工作面以保证工作面的平直。第二，在完成工作面的伪斜调整之后，还应提高前滚筒割煤高度。采煤机前滚筒高度提高的标准为提高0.1米，与此同时，保证采煤机的仰斜割煤角度在5度至8度的范围当中。因为需要在断层上盘底岩停留以进行采煤机的仰斜割煤，位于前方5米以内，然而又因为仰斜回采的底岩具有较小的厚度，这就非常容易引起底岩发生破碎。在此情形下，我们应当铺设木枕于上方的底岩，并借此来对采煤机仰斜割煤的过程予以协助，能够有效地规避引起采煤机发生陷底。第三，当回采工作面15米之后，对断层上盘中的煤层底板予以揭露，与此同时对采煤机仰斜角度进行及时调整，逐渐促使采煤机进行近水平煤层回采。如果底岩具有较高的硬度时，则采煤机破底岩会有较高的难度，因此需要用松动爆破方式对采煤机破岩进行辅助。
        2过断层顶板控制技术
        为了有效防止工作面过断层出现煤壁片帮、顶板破碎等问题，过断层的过程中应采用“波雷因注浆加固和矿工钢棚”的方式。
        2.1波雷因注浆加固
        第一，为了有效加固断层需采取一种特殊的方法即结合波雷因注浆材料。波雷因的构成原料包括羟基化合物、发泡剂、多异氰酸酯、助溶剂、催化剂等进行混合。相比较于马丽散，波雷因的优势是具有更强劲的裂隙渗透力，具有更强的黏性，采取波雷因注浆材料比采取马丽散粘接的煤岩体强度高约1.5倍。第二，在F1断层前10米至后15米之间进行煤层回采顶板的注浆钻孔。在距离顶板约1米的煤壁处进行钻孔施工，钻孔的深度为5m，钻孔与钻孔之间的间距为3m，并且顶板和钻孔间的仰角是45度。第三，在完成钻孔施工之后，将采取QB-35型的高压双液注浆泵，并且将波雷因逐个注入钻孔，注浆前借助膨胀水泥封住钻孔，封孔长度为0.6m。

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当注浆过程中发生浆液渗透时，应及时停止注浆，等高度达到2m之后，即可继续作业，并按照每回采5m到8m后注浆一次的原则进行注浆。
        2.2钢棚施工分析
        为了有效规避采煤机仰斜回采过程当中引发顶板产生局部冒落的事故，应严格确保支架的支撑作用，因此在仰斜顶板的位置应进行矿工钢棚施工，并且进行水泥背板的安装。首先，矿工钢棚的规格如下，即2m的长度，主要包括一根2m长的矿用工字钢（11#）和2根5m长的预应力钢绞线。每一块水泥背板为1.2m长，0.3m宽。其次，在采煤机进行第一刀仰斜回采之后，应及时搭建矿工钢棚于仰斜顶板，与此同时，应保持矿工钢棚和煤壁相垂直。对于搭建矿工钢棚，相应的角度规格如下，首先应确保钢棚面和仰斜顶板间隔0.2m，搭建矿工钢棚的间距为1m，每组应搭建总共20架。最后，当安装好矿工钢棚之后，应依次在钢棚上方铺设相应的水泥背板，并通过打压千斤预紧钢棚，以确保水泥背板和仰斜顶板之间的接触严实。
        2.3安全措施分析
        2.3.1加强工作面顶板管理
        （1）采煤机后滚筒通过后立即伸出伸缩梁，移架距采煤机后滚筒4～6架，必要时采取追机移架;煤壁片帮区、端面距超过规定时必须带压移超前架，移架速度跟不上采煤机运行时，控制采煤机速度，必要时停机移架。（2）合理控制运输机上窜下滑，支架及运输机平直，支架间距均匀，不挤架、不咬架、不错架，相邻支架间错茬不超过顶梁侧护板的2/3，架间空隙不超过0.1m。（3）顶板破碎、片帮严重时采用带压擦顶移架，支架顶梁升平，升足支架初撑力，必要时拉超前架支护顶板。（4）严格控制采高及割煤层位，减少破矸、留顶底煤，加强煤质管理，遇到大块矸石时应停机破矸。（5）控制好刹底、飘车幅度，以满足运输机正常运输要求，工作面飘车、刹底段平缓过渡。（6）过断层前，须将单体、半圆木等应急支护材料储备在两工作面巷道内。（7）断层附近相关生产作业必须由有经验的工人进行，跟班班长要加强断层影响范围内的安全检查。（8）两端头三角管理:①控制煤机速度，并采取追机移架的方式移架，及时打出伸缩梁支护煤壁、顶板;②两工作巷超前架移架、单体回柱每次只向回采方向移一硐的距离;③过断层前，为防止工作面巷道内断层影响范围漏顶、片帮，超前工作面20m及时采取打单体挑棚、背帮等措施加强顶帮支护;④工作面两端头超前支护段锚杆、锚索绑扎扎丝防护到位，顶板烂网及时补好。
        2.3.2加强水情预测及防范
        （1）过断层前，现场人员要熟知透水征兆。（2）要加强水情观察，加强排水系统检修，发现异常出水等异常情况，按避灾路线撤离受水害威胁区域，且及时向矿调度及地测通防部汇报。
        2.3.3加强机电设备检修维护，确保机电设备正常
        （1）每班检查三机，对磨钝的截齿、刮板、链条及时更换，利于破矸和减少对设备的损坏。（2）加强机电设备及液压管路的检修维护，备品备件齐全，各类保护齐全可靠，确保机电设备正常运行。（3）加强煤机电缆保护，电缆槽内的浮矸要及时清理。
        结束语
        与传统马丽散注浆相比，该材料渗透能力及粘合能力强，对沙粒状破碎煤岩体粘接效果好，具有较强的适用性。经过对仰斜回采顶板处矿工钢棚的搭建，能够有效解决仰斜回采所导致的支架接顶难度过大、顶板严重破碎等在技术上难以解决的问题，进而能够确保在仰斜回采时液压支架的工作阻力和支撑力，同时也可以有效地防止顶板冒落。
        参考文献
        ［1］何立成.综采放顶煤工作面过断层超前注浆加固技术[J].煤矿现代化，2020（01）：30-32.
        ［2］乔佳伟.综采工作面过断层分析[J].能源与节能，2020（01）：26-27+43.
        ［3］王磊.综采工作面过较大断层技术实践研究[J].当代化工研究，2020（01）：72-73.
        作者简介：倪双双，2007年毕业于河南工业大学视觉传达专业，工程师，现任中原石油工程有限公司技术服务公司钻井液分公司钻井液综合管理工程师，地址：河南省濮阳市华龙区苏北路14号，邮编：457001