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摘 要：通过对综采工作面在通过断层影响区域、中切眼过程中的两巷管理、中切眼的加固、回采切眼的顶板管理、瓦斯管理采取适合现场的措施，加上严格的现场管理，解决了综采工作面回采过程中的顶板、瓦斯管理等问题，消除安全隐患，实现了安全回采。
关键词：综采 断层 中切眼 技术研究
一、问题提出
平煤天安一矿于1957年12月动工兴建，1959年12月25日简易投产，后经多次改扩建，使矿井设计生产能力达到400万吨／年。其主采煤层为二组四层，即戊组(戊8、戊9、戊10)和丁组(丁6)煤层。三水平戊一西翼的戊8煤层同戊9煤层分层，煤厚1.7～2.1m；戊9戊10合层，煤厚在2.6～3.6m之间。回采工艺采用综合机械化采煤，采煤方法均采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。由于三水平戊一采区戊8煤层较薄，加上一矿进入三水平后断层较发育，落差在3.0m以上的断层经常出现。在三水平戊一采区的戊8-31060和戊8-31100工作面，由于断层的影响，工作面回采过程中进行过2～3次跳眼搬家，严重制约了综采工作面的单产水平的提高和生产的连续性，对矿井的稳产影响极大。位于戊8-31060和戊8-31100工作面之间的戊8-31080工作面同样存在由于断层影响而进行搬家跳眼的影响。
戊8-31080工作面设计走向长1650m，中切眼以里走向长650m、中切眼以外走向长1000m工作面倾斜长164 m；工作面可采储量60.62万吨。该工作面的由于受落差5.0m的5#断层和落差2.5m的6#断层的影响，原设计在距开切眼650m处掘一中切眼，准备回采过程中进行跳眼搬家，跳眼走向长度50m、储量22453吨。为了缓解矿井接替紧张局面、提高煤炭资源回收率，为其他工作面在相同条件下避开搬家跳眼对生产、安全的威胁提供可供借鉴的经验。为此，我们在戊8-31080工作面对断层中过中切眼技术进行了初步的研究和实践。
二、工作面基本情况
1、地质及回采条件
戊8-31080工作面位于三水平戊一采区西翼，地层总体为一向北倾斜的单斜构造，东部受竹园逆断层、西部受龙池正断层影响，地层起伏较大，煤层倾角5°～10°。该工作面断裂构造发育，主要是正断层，走向以北东及偏北向为主，落差在0.6m～4.0m。
工作面走向长1650m，工作面可采储量60.62万吨，煤层平均厚度1.8m。工作面无伪顶，直接顶为灰色泥岩，厚４.０～８.４m；老顶为灰色砂质泥岩，厚６.５～2７.３m。相对瓦斯涌出量为5～8m3/min，按高沼区管理。
工作面机、风两巷采用锚杆、锚索联合支护。风巷原设计巷宽4.0m，高2.4m；机巷设计巷宽4.2m，高2.４m。压力大、矿压显现明显段采用套梯形工字钢对棚进行加固巷道，棚间距0.8～1.0m。
该工作面采取“四六”制工作制，“三采一准”作业方式，设计日产量2861吨。
戊８-31080工作面主要设备配置如下： ZY4000-12/25型液压支架109组，SGZ-764/50型软起动、双中链刮板运输机一部， MGTY－200/500型电牵引采煤机一台，使用GRB-315/31.5型乳化液泵两台。
2、断层及中切眼影响范围（见图1）
图3 断层及中切眼影响范围示意图
3、断层概况：（如图1、图2）
5#断层为正断层落差H=5.0m，倾角为45°，倾向42°，断层与采面方向夹角较小，该断层会在工作面机头揭露后向机尾方向延伸，同时落差逐渐变小；当延伸到工作面中切眼是，成为6#断层。故可以把5#、6#断层作为一条断层来管理。
图2 2#、3#断层剖面示意图
二、施工时采取的措施
（一）风机两巷巷道加固的主要措施研究：
1、风巷超前支护双排支护增加到100m，机尾外10米挂铰接梁，外90m采取在原工字钢梁下打两排工字钢托棚加固的方法支护。
2、机巷在断层面以东采取刹顶（见图3），使巷道顶板同采面顶板保持一致，防止机头支架超高。
3、机巷同中切眼交叉点采取顺山托棚加固巷道。
平 面 图 剖 面 图
图3 机巷刹顶平、剖面示意图
（二）中切眼加固措施（见图4）
1、在中切眼内每间隔8m摆放2.4m×2.4m的木垛，木垛用料规格为：Φ160mm×2.4m圆木。
2、在每个木垛之间增加两排木点柱，点柱倾向间距0.8～1.0m，距中切眼东西两帮0.6～0.8m，点柱用料规格为：Φ160mm×2.6m圆木。
3、中切眼机巷口处支护的工字钢抬棚有变形、掉腿现象的要重新加固或补打点柱进行支护。
4、在其上、下出口处各增加一个木垛，并在上下出口的抬棚梁下增加木电柱进行加强支护。
图4 中切眼支护示意图
（三）过中切眼时工作面切眼内顶板管理措施研究
1、工作面进出中切眼时要调整工作面中切眼的夹角，减少中切眼在工作面的揭露影响范围。在机头距中切眼15m时，将工作面为倾斜由6m调整到15m，工作面同中切眼的夹角由2°调整到8°，中切眼在工作面的揭露控制在20架以内。
2、工作面距中切眼15m之前，工作面全部上双网，5#断层段所上网保持到过完中切眼；严格金属网铺设质量。顶板破碎、片帮处及时采取刹顶维护措施控制顶板，防止支架超高。
3、进入煤柱区域前对支架安全阀全部进行调校一遍，保证支架达到设计工作阻力。
4、工作面揭露中切眼后，揭露段对中切眼内压断的木点柱采取用单体支柱及时加固措施，加强中切眼的支护。
5、工作面每推进1.5m，全工作面上一排架间连锁大板，顶板破碎及顶煤松软段上架间连锁圆木。
（四）过5#断层的措施
1、过5#断层期间坚持工作面切眼顶板与机巷刹顶段下沿保持一致,保证机头工作面切眼顶板同机巷刹顶段下沿不出现错差，机头支架不超高。 2、在过5#断层时，当机头推进至44号测点时机头10架开始由机头沿巷道下坡下扎运输机，下扎幅度为150mm/0.6m即每刀下扎150 mm，同时托顶煤100～200mm，保持工作面采高不超过2.1m。控制运输机下扎的幅度以保持工作面溜子平滑过渡为宜。
3、由于5#断层落差大，断层面附近顶板破碎，同时存在托顶煤，所以要采取加强断层段的顶板管理的措施。在工作面在机头15架提前铺双层金属网，并随着断层的延伸及时将双层金属网延伸，以利于工作面托顶煤措施的落实和维护顶板。
4、工作面出现片帮、掉顶、冒顶时，及时采取走向梁托顺山梁刹顶的措施，保证支架对顶板的有效支撑，防止出现支架超高，引起大冒顶。
（五）瓦斯管理措施研究：
1、在工作面风巷提前施工迎面斜交钻孔，采用管径300mm抽放管、2台YWB-40型抽放泵对工作面进行裂隙带瓦斯抽放。工作面迎面斜交钻孔是在工作面风巷煤墙施工，每组4个钻孔迎面斜交钻孔，组间距40m，终孔位置落于工作面顶板裂隙带中。通过抽放工作面顶板裂隙带高浓度瓦斯，从而达到降低工作面采空区和采面间的压力差，改变工作面乏风风流方向，减少回风流瓦斯涌出量，保证工作面安全生产。
2、工作面上下隅角进行封堵。上隅角瓦斯达到1.0%时，采用管径200mm抽放软管、利用风巷迎面斜交钻孔抽放系统对上隅角瓦斯进行抽放。
3、工作面打瓦斯释放钻孔。
瓦斯释放钻孔每架一个，孔深6m，钻孔直径89mm，并保持1.0m超前距。通过注水，充分湿润煤体，增加煤体水分，降低产尘量，改善工作环境；通过高压水的压力作用，使煤体产生裂隙，原始吸附状态和游离状态的瓦斯可以通过裂隙得到释放，同时也使工作面应力得到一定的缓解，有利于工作面顶板控制；通过打钻注水使工作面前方集中应力向工作面前方传递，减少工作面应力集中，同时也减少工作面回采过程中的瓦斯涌出。
4、当工作面两端头通风断面低于3m2时，在工作面两端头煤墙侧做长×宽×高=3m×1.1m×1.6m的超前，以增大该处的通风断面，减少进入老塘的风量。
4、管理措施：
（1）施工单位必须严格落实既定方案，现场执行中出现方案制定时没有考虑到的新问题时，及时向管理部门汇报制定补充方案进行处理。
（2）严格现场管理，坚决执行"措施不落实不生产、隐患不处理不生产、物料工具不到位不开"和"五个到位"的要求。
（3）技术部门安排专人负责每天了解工作面情况，及时掌握现场变化，解决现场问题。
（4）安全监察部门、技术部门及时监督方案、措施的落实和问题的整改。
三、效果分析：
1、施工情况：戊8-31080工作面于2009年8月22日开始进入5#断层影响区，2009年9月20日全部推出中切眼，历时1个月。通过对以上措施的严格实践，效果明显。在历时30天过断层和中切眼期间无发生冒顶和工伤等安全事故。同时在过断层、中切眼期间采取了平钻场迎面斜交钻孔抽放措施，其他瓦斯管理措施落实到位，没有出现瓦斯超限事故。此外，通过落实两巷加强支护和拉底措施，两巷的通风断面保持在3.0m2，保证通风和行人的需要。
总之，戊8-31080工作面断层中过中切眼回采技术的研究与应用，为一矿综采工作面断层过中切眼回采时的顶板管理和两巷管理方面取得了宝贵的现场管理经验和技术依据，同时为企业获得了巨大的经济效益和社会效益。
作者简介：
谢新军（1973年出生），男，河南息县人，工程师，河南理工大学在读矿业工程硕士。从事煤矿安全与管理工作，现任平煤股份一矿特聘首席工程师。
关键词：综采 断层 中切眼 技术研究
一、问题提出
平煤天安一矿于1957年12月动工兴建，1959年12月25日简易投产，后经多次改扩建，使矿井设计生产能力达到400万吨／年。其主采煤层为二组四层，即戊组(戊8、戊9、戊10)和丁组(丁6)煤层。三水平戊一西翼的戊8煤层同戊9煤层分层，煤厚1.7～2.1m；戊9戊10合层，煤厚在2.6～3.6m之间。回采工艺采用综合机械化采煤，采煤方法均采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。由于三水平戊一采区戊8煤层较薄，加上一矿进入三水平后断层较发育，落差在3.0m以上的断层经常出现。在三水平戊一采区的戊8-31060和戊8-31100工作面，由于断层的影响，工作面回采过程中进行过2～3次跳眼搬家，严重制约了综采工作面的单产水平的提高和生产的连续性，对矿井的稳产影响极大。位于戊8-31060和戊8-31100工作面之间的戊8-31080工作面同样存在由于断层影响而进行搬家跳眼的影响。
戊8-31080工作面设计走向长1650m，中切眼以里走向长650m、中切眼以外走向长1000m工作面倾斜长164 m；工作面可采储量60.62万吨。该工作面的由于受落差5.0m的5#断层和落差2.5m的6#断层的影响，原设计在距开切眼650m处掘一中切眼，准备回采过程中进行跳眼搬家，跳眼走向长度50m、储量22453吨。为了缓解矿井接替紧张局面、提高煤炭资源回收率，为其他工作面在相同条件下避开搬家跳眼对生产、安全的威胁提供可供借鉴的经验。为此，我们在戊8-31080工作面对断层中过中切眼技术进行了初步的研究和实践。
二、工作面基本情况
1、地质及回采条件
戊8-31080工作面位于三水平戊一采区西翼，地层总体为一向北倾斜的单斜构造，东部受竹园逆断层、西部受龙池正断层影响，地层起伏较大，煤层倾角5°～10°。该工作面断裂构造发育，主要是正断层，走向以北东及偏北向为主，落差在0.6m～4.0m。
工作面走向长1650m，工作面可采储量60.62万吨，煤层平均厚度1.8m。工作面无伪顶，直接顶为灰色泥岩，厚４.０～８.４m；老顶为灰色砂质泥岩，厚６.５～2７.３m。相对瓦斯涌出量为5～8m3/min，按高沼区管理。
工作面机、风两巷采用锚杆、锚索联合支护。风巷原设计巷宽4.0m，高2.4m；机巷设计巷宽4.2m，高2.４m。压力大、矿压显现明显段采用套梯形工字钢对棚进行加固巷道，棚间距0.8～1.0m。
该工作面采取“四六”制工作制，“三采一准”作业方式，设计日产量2861吨。
戊８-31080工作面主要设备配置如下： ZY4000-12/25型液压支架109组，SGZ-764/50型软起动、双中链刮板运输机一部， MGTY－200/500型电牵引采煤机一台，使用GRB-315/31.5型乳化液泵两台。
2、断层及中切眼影响范围（见图1）
图3 断层及中切眼影响范围示意图
3、断层概况：（如图1、图2）
5#断层为正断层落差H=5.0m，倾角为45°，倾向42°，断层与采面方向夹角较小，该断层会在工作面机头揭露后向机尾方向延伸，同时落差逐渐变小；当延伸到工作面中切眼是，成为6#断层。故可以把5#、6#断层作为一条断层来管理。
图2 2#、3#断层剖面示意图
二、施工时采取的措施
（一）风机两巷巷道加固的主要措施研究：
1、风巷超前支护双排支护增加到100m，机尾外10米挂铰接梁，外90m采取在原工字钢梁下打两排工字钢托棚加固的方法支护。
2、机巷在断层面以东采取刹顶（见图3），使巷道顶板同采面顶板保持一致，防止机头支架超高。
3、机巷同中切眼交叉点采取顺山托棚加固巷道。
平 面 图 剖 面 图
图3 机巷刹顶平、剖面示意图
（二）中切眼加固措施（见图4）
1、在中切眼内每间隔8m摆放2.4m×2.4m的木垛，木垛用料规格为：Φ160mm×2.4m圆木。
2、在每个木垛之间增加两排木点柱，点柱倾向间距0.8～1.0m，距中切眼东西两帮0.6～0.8m，点柱用料规格为：Φ160mm×2.6m圆木。
3、中切眼机巷口处支护的工字钢抬棚有变形、掉腿现象的要重新加固或补打点柱进行支护。
4、在其上、下出口处各增加一个木垛，并在上下出口的抬棚梁下增加木电柱进行加强支护。
图4 中切眼支护示意图
（三）过中切眼时工作面切眼内顶板管理措施研究
1、工作面进出中切眼时要调整工作面中切眼的夹角，减少中切眼在工作面的揭露影响范围。在机头距中切眼15m时，将工作面为倾斜由6m调整到15m，工作面同中切眼的夹角由2°调整到8°，中切眼在工作面的揭露控制在20架以内。
2、工作面距中切眼15m之前，工作面全部上双网，5#断层段所上网保持到过完中切眼；严格金属网铺设质量。顶板破碎、片帮处及时采取刹顶维护措施控制顶板，防止支架超高。
3、进入煤柱区域前对支架安全阀全部进行调校一遍，保证支架达到设计工作阻力。
4、工作面揭露中切眼后，揭露段对中切眼内压断的木点柱采取用单体支柱及时加固措施，加强中切眼的支护。
5、工作面每推进1.5m，全工作面上一排架间连锁大板，顶板破碎及顶煤松软段上架间连锁圆木。
（四）过5#断层的措施
1、过5#断层期间坚持工作面切眼顶板与机巷刹顶段下沿保持一致,保证机头工作面切眼顶板同机巷刹顶段下沿不出现错差，机头支架不超高。 2、在过5#断层时，当机头推进至44号测点时机头10架开始由机头沿巷道下坡下扎运输机，下扎幅度为150mm/0.6m即每刀下扎150 mm，同时托顶煤100～200mm，保持工作面采高不超过2.1m。控制运输机下扎的幅度以保持工作面溜子平滑过渡为宜。
3、由于5#断层落差大，断层面附近顶板破碎，同时存在托顶煤，所以要采取加强断层段的顶板管理的措施。在工作面在机头15架提前铺双层金属网，并随着断层的延伸及时将双层金属网延伸，以利于工作面托顶煤措施的落实和维护顶板。
4、工作面出现片帮、掉顶、冒顶时，及时采取走向梁托顺山梁刹顶的措施，保证支架对顶板的有效支撑，防止出现支架超高，引起大冒顶。
（五）瓦斯管理措施研究：
1、在工作面风巷提前施工迎面斜交钻孔，采用管径300mm抽放管、2台YWB-40型抽放泵对工作面进行裂隙带瓦斯抽放。工作面迎面斜交钻孔是在工作面风巷煤墙施工，每组4个钻孔迎面斜交钻孔，组间距40m，终孔位置落于工作面顶板裂隙带中。通过抽放工作面顶板裂隙带高浓度瓦斯，从而达到降低工作面采空区和采面间的压力差，改变工作面乏风风流方向，减少回风流瓦斯涌出量，保证工作面安全生产。
2、工作面上下隅角进行封堵。上隅角瓦斯达到1.0%时，采用管径200mm抽放软管、利用风巷迎面斜交钻孔抽放系统对上隅角瓦斯进行抽放。
3、工作面打瓦斯释放钻孔。
瓦斯释放钻孔每架一个，孔深6m，钻孔直径89mm，并保持1.0m超前距。通过注水，充分湿润煤体，增加煤体水分，降低产尘量，改善工作环境；通过高压水的压力作用，使煤体产生裂隙，原始吸附状态和游离状态的瓦斯可以通过裂隙得到释放，同时也使工作面应力得到一定的缓解，有利于工作面顶板控制；通过打钻注水使工作面前方集中应力向工作面前方传递，减少工作面应力集中，同时也减少工作面回采过程中的瓦斯涌出。
4、当工作面两端头通风断面低于3m2时，在工作面两端头煤墙侧做长×宽×高=3m×1.1m×1.6m的超前，以增大该处的通风断面，减少进入老塘的风量。
4、管理措施：
（1）施工单位必须严格落实既定方案，现场执行中出现方案制定时没有考虑到的新问题时，及时向管理部门汇报制定补充方案进行处理。
（2）严格现场管理，坚决执行"措施不落实不生产、隐患不处理不生产、物料工具不到位不开"和"五个到位"的要求。
（3）技术部门安排专人负责每天了解工作面情况，及时掌握现场变化，解决现场问题。
（4）安全监察部门、技术部门及时监督方案、措施的落实和问题的整改。
三、效果分析：
1、施工情况：戊8-31080工作面于2009年8月22日开始进入5#断层影响区，2009年9月20日全部推出中切眼，历时1个月。通过对以上措施的严格实践，效果明显。在历时30天过断层和中切眼期间无发生冒顶和工伤等安全事故。同时在过断层、中切眼期间采取了平钻场迎面斜交钻孔抽放措施，其他瓦斯管理措施落实到位，没有出现瓦斯超限事故。此外，通过落实两巷加强支护和拉底措施，两巷的通风断面保持在3.0m2，保证通风和行人的需要。
总之，戊8-31080工作面断层中过中切眼回采技术的研究与应用，为一矿综采工作面断层过中切眼回采时的顶板管理和两巷管理方面取得了宝贵的现场管理经验和技术依据，同时为企业获得了巨大的经济效益和社会效益。
作者简介：
谢新军（1973年出生），男，河南息县人，工程师，河南理工大学在读矿业工程硕士。从事煤矿安全与管理工作，现任平煤股份一矿特聘首席工程师。