陈文军 王 琨 郭建龙
甘肃省应急管理厅 安全生产技术服务中心 甘肃兰州 730070
摘要：XX综放工作面过F2逆断层开采，通过对断层方案进行科学、合理的选择，分析断层对回采的影响，从而进行了针对性预防控制，尤其从挑顶、仰采、顶板管理、支架调整、设备保护等方面进行了阐述，安全、高效、快速过F2逆断层，给XX煤矿创造了很大的经济效益。
关键词：逆断层；预防控制；挑顶；顶板管理；支架调整
断层是煤矿常见的地质构造，是岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造。断层周围煤岩体裂隙发育，极易造成工作面煤壁片帮、冒顶，支架失稳、咬架，给正常回采带来重大困难。XX煤矿矿井设计生产能力240万t/年，井田内构造分布较多，尤其以落差较大的逆断层为主。在过断层期间，经过理论分析，选择科学合理的过断层方案，进行放顶煤技术优化、挑顶提底、仰采、加强顶板管理，支架调整，设备保护，确保正常回采，安全、高效、快速过F2逆断层。
1 工作面概况
XX综放工作面位于矿井西翼二采区二区段，为煤5层下分层工作面。其倾向上侧为煤4-2层XX工作面，东侧为井筒及二采区三条下山保护煤柱；西侧为本矿井田保护煤柱。XX综放工作面平均倾斜长90m, 平均倾角32°,煤层平均厚度10m，顶煤平均厚度7.5m，采高2.5m。回风顺槽距工作面切眼53.9m～112.3m，运输顺槽距工作面切眼310m～331.9m时进入F2逆断层影响带内，F2逆断层延伸方向SE160°，断层倾向175.5°，倾角9°～28°，铅垂落差2m～10m。
2 过断层方案选择
（1）调整割煤高度法，该方法适用于断层落差较小，且断层上下盘接触之间煤层的厚度大于或等于液压支架下限通过高度；
（2）挑顶提底法，通过采煤机挑顶或者挖底，截割围岩强行通过断层;
（3）直接过断层法，通过工作面加强支护（化学加固法充填顶板）、加快推进、加强管理及设备维护等措施过断层；
（4）跳采过断层法，通过采用断层处留垛，重新开拓巷道的方式通过断层。
2.1 跳采过断层的优缺点
跳采过断层技术是绕过断层带开采外部工作面，确保矿井正常生产。缺点是需要施工联络巷，造成人力、财力、物力浪费，影响工期，工作面回撤安装期间安全管理难度大，同时造成采掘接续紧张，经初步计算，采用跳采过断层的方法共造成经济损失约300万元。
2.2 直接过断层技术优缺点
直接过断层技术避免了煤炭资源浪费、缓解采掘衔接紧张。不需重新施工联络巷、避免安装拆除，确保工作面持续生产，可正常回收煤炭资源。缺点是直接过断层开采难度大，断层带影响工作面推进长度约30m，预计费时间较长；直接过大断层顶板管理难度大，顶帮容易超前抽槽冒落，片帮严重；底板起伏变化极大，煤体裂隙发育，整体性差。容易造成支架架前冒顶，支架接顶不实、倾倒、咬架、挤架，必须采取各种安全技术措施才能确保顺利过断层；直接过断层岩石工程量大，需进行放炮破岩，会对采煤机、运输设备、液压支架等造成损害，管理难度比较大；设备配件及材料损耗加大。
根据XX工作面实际情况，通过技术经济比较，最终确定选用第一、二、三种方案相结合（即挑顶提底加固顶板直接过断层）的办法过F2逆断层。
3 断层对工作面的影响
F2逆断层破碎带在XX综放工作面的揭露部分，工作面顶板、煤壁为煤、岩破碎体，稳定性极差，且易超前抽槽冒落及片帮；底板起伏变化极大，岩性为炭质泥岩及砂岩混合体，抗压强度低，易膨胀，煤体裂隙发育，整体性差。造成工作面顶板管理困难，支架架前冒顶，支架接顶不实、倾倒、咬架、挤架；设备管理难度大，工作面大部分为岩石，对支架立柱、缆线、油缸、煤机截齿、刮板等损坏严重；工作面倾角大，大碳、石块滚落易伤人。
4 顶板管理
严格执行敲帮问顶制度，严禁空帮空顶作业，加强工作面液压支架检修，做到不漏液、不窜液，泵站压力达到31.5MPa，工作面设好防挡矸设施严防大碳滚落伤人。及时超前支护，若空顶距离较大，需在每付架顶沿走向搭设坑木并铺设金属网刹顶，配合使用单体液压支柱支设好临时贴帮柱，拴好防倒绳。坚持带压擦顶移架，防止顶板破碎的矸石冒落，在顶板压力较大区域铺设双层金属网进行护顶。
5 过断层期间安全技术措施
5.1 进行挑顶提底、仰采消除弱变区
为了安全、快速的通过断层，就必须消除弱变区的影响，尽量减少端面冒顶的发生，下面以该工作面过逆断层，采用从下盘向上盘推进为例来说明。
设断层落差为h，断层面的倾角为ɑ，当工作面由断层的下盘向上盘推进，顶板处距离断层面L1，底板处距离断层面L2时，工作面顶板以r的仰角仰采，割顶板岩层，留底煤，工作面将从下盘顶板岩层中穿过上盘底板岩层，进入煤5下分层煤实体正常回采：
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针对不同的过逆断层方式采取的技术措施如下图:
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5.2 超前支护,护帮护顶
该工作面受断层影响，帮顶极易垮落，在割煤期间，密切观察顶板情况，进行超前支护，超前拉移支架，对破碎的顶板提前注入马丽散和优乐2号加固材料，进行顶板加固，使其粘结顶板，让支架支撑有力。对局部垮落较高地区采用圆木、枕木、荆芭、单体柱配合进行人工绞顶，使其在拉移支架后给支架提供有效的支撑力，消除支架失稳。
5.3 调架、扶架、稳架
如果工作面出现支架倾倒、部分支架咬架情况时，采用在工作面顶板破碎地段注锚挂网，用圆木、坑木绞顶控制顶板，使支架支撑有力。同时在上口打注稳架锚索，套用工字钢用730大链进行稳架，利用千斤顶配合单体柱拉移支架，一付一付调开架缝处理支架倾倒、咬架问题，并翻正支架。在调架期间，采用油缸在架前、架中、架后分别每十付支架为一个整体，稳住支架，谨防支架下移，并且每隔两付支架采用单体柱配合辅助稳架，确保支架站正站稳。同时采用伪斜开采法及上口搬刀法快速调整支架，消除支架倾斜、倾倒。
5.4 安全注意事项
在安全方面，加强日常隐患排查整治工作，严格按照“五定”原则落实整改。设好防挡矸设施，采用两单体柱配合圆木，挡矸防护网进行安全防护，确保能够阻挡从工作面上口及煤壁处片帮下来的矸石，保证工作人员人身安全。在用大链拉移支架时，要确保上好保险绳，远距离供液，避免断链伤人。工作时落实好手指口述，做到自保、互保、联保。做好身边危险源的辨识，确保安全生产。
6 经济效益
6.1 安全经济效益
在过F2逆断层开采期间，全矿区无重伤和人身伤亡事故，安全效益不可估量。
6.2 经济效益
回收原煤12万吨，减少了施工联络巷，节约费用100万元；避免了工作面安装回撤，共累计经济效益约300万元。
7 结论
通过对该工作面在顶板管理,支架控制,设备保护等方面采取的多种措施,工作面过断层期间保持了安全生产双丰收,通过近2个月的努力,F2逆断层得以顺利通过。本次过断层为煤矿过类似断层积累了经验,对以后的安全生产具有指导意义。
作者介绍：陈文军，男，甘肃静宁人，采矿工程师，注册安全工程师，从事安全生产技术管理工作。
参考文献：
[1]张广宇；综采过断层工作面形态控制原则研究【J】；黑龙江科技信息；2008年14期
[2]黄成华；李震；综采工作面通过大落差断层的实践【J】；水利采煤与管道运输；2008年02期
[3]王兆新；大巷穿过断层带的施工方法【J】；建井技术；1989年01期