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摘 要：针对综采工作面过断层时遇到的各类情况，分析了过断层时应该采取的方法，分别探讨了直接过小落差断层所采取的具体方法和挑顶或卧底量等具体参数的确定，以及过大落差断层采取的深孔爆破和浅孔爆破相结合方法和预掘断层带岩巷处理掉岩石的方法，对综采过断层方法进行了较全面的总结。
关键词：断层 综采
综采工作面通过断层的方法,取决于断层的落差、煤层的厚度、综采设备的最小工作高度、断层处的岩石硬度、综采工作面推进的方向及煤层的倾角等。当断层落差小于煤层厚度和综采设备的最小工作高度之差时,综采工作面过断层时除加强工作面支护外不必采取其它措施;而当断层落差大于煤层厚度,核算工作面硬过不经济时,一般是另掘开切眼工作面进行小搬家。对断层落差较大且工作面又必须通过时,必须采取特殊的过段措施。
一、综采过小断层的方法
1.直接割煤过断层
当断层落差较小, 上下两盘接触处之间的煤层厚度大于或等于液压支架的下限通过高度, 则此时液压支架可以顺利通过, 综采工作面可直接采煤过断层。
液压支架下限通过高度H 可由下式决定:
H = h1 + h2 + a
式中, h1 为液压支架下限高度, m; h2 为顶板最大下沉量, m; a 为保证支架下限工作高度的富余伸缩量, 一般取012m。
当煤层高度不小于设备允许最小煤层高度时,在距断层位置5 m 时,采取留顶煤或留底煤的方式降低采高。采煤机每刀留顶煤或留底煤的厚度为100mm～150mm ,过断层后逐步见顶见底开采,恢复原采高。
2.采煤机强行截割围岩法
当断层上下两盘接触处之间的煤厚小于液压支架下限通过高度时,且工作面顶底板围岩比较松软,在距断层位置5 m 时,采取挑顶或卧底使采煤机截割围岩强行通过断层,要求过断层时工作面的高度大于设备允许最小煤层高度,每刀挑顶或卧底量不得超过150 mm。
3.放炮挑顶起底法
当煤层高度小于设备允许的最小煤层高度时,且工作面顶底板围岩坚硬,采煤机滚筒割不动时,必须对断层进行超前处理,可采取放震动炮挑顶或起底的方法。当沿着工作面推进方向,过断层前的工作面直接底板低于过断层后的工作面直接底板,适宜采取挑顶法过断。因为若采取起底法,随着工作面向前推进,在支架前柱未超过断层面时,支架前梁仰不起来,机道顶板处于无支护状态,易造成漏顶事故;当沿着工作面推进方向,过断层前工作面直接底板高于过断层后的工作面直接底板,采取挑顶法或起底法过断层均可。不论采取挑顶或起底,必须保证挑顶或起底范围内工作面的高度不小于设备允许最小煤层高度。若工作面挑顶,在挑顶范围内工作面留底煤,采煤机每刀的台阶为50 ～150mm;若工作面起底, 在起底范围内工作面留顶煤,采煤机每刀的台阶也为50～l50mm。
二、综采过大断层的方法
1.挑顶卧底时采用深孔爆破和浅孔爆破相结合这种方法是事先做好过断层的各种准备工作,计划好挑顶卧底的位置和长度,造成一个人为的坡度,以保证综采设备的顺利通过。若挑顶卧底的高度较大,在两个顺槽内利用放煤体震动炮的TXU -75 型钻机钻孔,钻孔长度一般为40m ,装药用装药器装药,为安全起见,实行打一个孔,装药放炮完后,再打第二个孔,炮孔的密度可大一些,具体视现场情况而定。这种过断层的方法,曾在大同多次使用,效果较好。因钻孔长度大,装药量多,爆破威力大,在钻孔时要注意其角度和方向,放炮距工作面的距离一般不小于50m ,以减少对工作面的影响。放炮前,工作面内的支架要全部达到初撑力的要求,控顶距缩到最小。另外,放炮时要注意炮孔距预计的挑顶后工作面顶板的距离,距离太小会使顶板受到影响,增加工作面通过时顶板管理的难度,根据观察,深孔爆破裂隙带的直径一般为700mm以下。
通過深孔爆破处理后,采煤机截割阻力将减小,为使工作面顺利通过断层,在推进到断层附近时,工作面要调斜前进,调斜的程度一般不超过20m(140m的工作面) 。调斜后减少了断层在工作面内的暴露范围,易于顶板的维护和断层带内岩石的处理。因深孔爆破后,有些区域内的岩石没有受到破坏，如工作面中部和两端充填部位,要结合浅孔进行松动处理。
2.当工作面遇到地堑或地垒构造且范围又不大时,可先掘一条岩石巷道,使综采设备空载通过这种方法是事先沿断层走向掘一条岩巷,将断层带的岩石处理掉。巷道基本上沿无煤带掘进, 掘宽4. 0m,支护用工字钢梁木腿棚支护,工作面通过前在钢梁下用钢丝捆好钢轨,钢轨沿巷道方向架设,几架钢梁与钢轨捆成一体。当工作面通过时,光撤除一架棚子的一根棚腿,让前梁托在钢轨下面,在其它支架通过时就可顺序撤下棚腿,工作面顺利进入空巷直至通过。此方法的优点是断层附近的岩石已经预先处理,工作面通过时速度较快,且采煤机不截割岩石,存在的问题一是通风管理困难,既要保证工作面通风又要使岩巷有一定的风量吹散瓦斯,不容易掌握;二是岩巷的顶板管理有一定困难,因为断层带本身岩石就较破碎,又受到综采工作面超前支承压力的影响,支护的难度较大。
3.倾斜长壁开采遇断层倾角变大、工作面推进困难时,可对采煤机行走部进行改造在刮板输送机下垫设三角型的钢架来使采煤机的倾角减小,或采用了加高靠煤壁侧滚动滑靴的方法,人为减小采煤机的倾斜度。在开采时,采用单向割煤,返回装煤的工艺过程,并尽量减小截深,移架时,擦顶前移,以防支架向前倾倒。
三、结论
综采工作面遇地质构造时有很多解决方法,在地质构造较复杂的区域,如断层或冲刷分布较多,但落差不是很大的情况下,在工作面进行打眼放震动炮是一种常用的方法。本文所讨论的方法需要将构造的产状调查清楚,如断层的走向、倾向、落差、详细位置以及冲刷的大小、范围和走向,提前进行生产安排,方能取得好的效果。综采过断层采煤, 必须针对具体条件, 采取不同措施, 既要寻求其普遍规律, 又必须认真研究其特殊性。在长期的实践中, 不断探索, 不断完善,使综采过断层更安全、更省时。
关键词：断层 综采
综采工作面通过断层的方法,取决于断层的落差、煤层的厚度、综采设备的最小工作高度、断层处的岩石硬度、综采工作面推进的方向及煤层的倾角等。当断层落差小于煤层厚度和综采设备的最小工作高度之差时,综采工作面过断层时除加强工作面支护外不必采取其它措施;而当断层落差大于煤层厚度,核算工作面硬过不经济时,一般是另掘开切眼工作面进行小搬家。对断层落差较大且工作面又必须通过时,必须采取特殊的过段措施。
一、综采过小断层的方法
1.直接割煤过断层
当断层落差较小, 上下两盘接触处之间的煤层厚度大于或等于液压支架的下限通过高度, 则此时液压支架可以顺利通过, 综采工作面可直接采煤过断层。
液压支架下限通过高度H 可由下式决定:
H = h1 + h2 + a
式中, h1 为液压支架下限高度, m; h2 为顶板最大下沉量, m; a 为保证支架下限工作高度的富余伸缩量, 一般取012m。
当煤层高度不小于设备允许最小煤层高度时,在距断层位置5 m 时,采取留顶煤或留底煤的方式降低采高。采煤机每刀留顶煤或留底煤的厚度为100mm～150mm ,过断层后逐步见顶见底开采,恢复原采高。
2.采煤机强行截割围岩法
当断层上下两盘接触处之间的煤厚小于液压支架下限通过高度时,且工作面顶底板围岩比较松软,在距断层位置5 m 时,采取挑顶或卧底使采煤机截割围岩强行通过断层,要求过断层时工作面的高度大于设备允许最小煤层高度,每刀挑顶或卧底量不得超过150 mm。
3.放炮挑顶起底法
当煤层高度小于设备允许的最小煤层高度时,且工作面顶底板围岩坚硬,采煤机滚筒割不动时,必须对断层进行超前处理,可采取放震动炮挑顶或起底的方法。当沿着工作面推进方向,过断层前的工作面直接底板低于过断层后的工作面直接底板,适宜采取挑顶法过断。因为若采取起底法,随着工作面向前推进,在支架前柱未超过断层面时,支架前梁仰不起来,机道顶板处于无支护状态,易造成漏顶事故;当沿着工作面推进方向,过断层前工作面直接底板高于过断层后的工作面直接底板,采取挑顶法或起底法过断层均可。不论采取挑顶或起底,必须保证挑顶或起底范围内工作面的高度不小于设备允许最小煤层高度。若工作面挑顶,在挑顶范围内工作面留底煤,采煤机每刀的台阶为50 ～150mm;若工作面起底, 在起底范围内工作面留顶煤,采煤机每刀的台阶也为50～l50mm。
二、综采过大断层的方法
1.挑顶卧底时采用深孔爆破和浅孔爆破相结合这种方法是事先做好过断层的各种准备工作,计划好挑顶卧底的位置和长度,造成一个人为的坡度,以保证综采设备的顺利通过。若挑顶卧底的高度较大,在两个顺槽内利用放煤体震动炮的TXU -75 型钻机钻孔,钻孔长度一般为40m ,装药用装药器装药,为安全起见,实行打一个孔,装药放炮完后,再打第二个孔,炮孔的密度可大一些,具体视现场情况而定。这种过断层的方法,曾在大同多次使用,效果较好。因钻孔长度大,装药量多,爆破威力大,在钻孔时要注意其角度和方向,放炮距工作面的距离一般不小于50m ,以减少对工作面的影响。放炮前,工作面内的支架要全部达到初撑力的要求,控顶距缩到最小。另外,放炮时要注意炮孔距预计的挑顶后工作面顶板的距离,距离太小会使顶板受到影响,增加工作面通过时顶板管理的难度,根据观察,深孔爆破裂隙带的直径一般为700mm以下。
通過深孔爆破处理后,采煤机截割阻力将减小,为使工作面顺利通过断层,在推进到断层附近时,工作面要调斜前进,调斜的程度一般不超过20m(140m的工作面) 。调斜后减少了断层在工作面内的暴露范围,易于顶板的维护和断层带内岩石的处理。因深孔爆破后,有些区域内的岩石没有受到破坏，如工作面中部和两端充填部位,要结合浅孔进行松动处理。
2.当工作面遇到地堑或地垒构造且范围又不大时,可先掘一条岩石巷道,使综采设备空载通过这种方法是事先沿断层走向掘一条岩巷,将断层带的岩石处理掉。巷道基本上沿无煤带掘进, 掘宽4. 0m,支护用工字钢梁木腿棚支护,工作面通过前在钢梁下用钢丝捆好钢轨,钢轨沿巷道方向架设,几架钢梁与钢轨捆成一体。当工作面通过时,光撤除一架棚子的一根棚腿,让前梁托在钢轨下面,在其它支架通过时就可顺序撤下棚腿,工作面顺利进入空巷直至通过。此方法的优点是断层附近的岩石已经预先处理,工作面通过时速度较快,且采煤机不截割岩石,存在的问题一是通风管理困难,既要保证工作面通风又要使岩巷有一定的风量吹散瓦斯,不容易掌握;二是岩巷的顶板管理有一定困难,因为断层带本身岩石就较破碎,又受到综采工作面超前支承压力的影响,支护的难度较大。
3.倾斜长壁开采遇断层倾角变大、工作面推进困难时,可对采煤机行走部进行改造在刮板输送机下垫设三角型的钢架来使采煤机的倾角减小,或采用了加高靠煤壁侧滚动滑靴的方法,人为减小采煤机的倾斜度。在开采时,采用单向割煤,返回装煤的工艺过程,并尽量减小截深,移架时,擦顶前移,以防支架向前倾倒。
三、结论
综采工作面遇地质构造时有很多解决方法,在地质构造较复杂的区域,如断层或冲刷分布较多,但落差不是很大的情况下,在工作面进行打眼放震动炮是一种常用的方法。本文所讨论的方法需要将构造的产状调查清楚,如断层的走向、倾向、落差、详细位置以及冲刷的大小、范围和走向,提前进行生产安排,方能取得好的效果。综采过断层采煤, 必须针对具体条件, 采取不同措施, 既要寻求其普遍规律, 又必须认真研究其特殊性。在长期的实践中, 不断探索, 不断完善,使综采过断层更安全、更省时。