石掖臺(tái)煤礦71203工作面過(guò)斷層處理方法淺析

石掖臺(tái)煤礦71203工作面過(guò)斷層處理方法淺析

錯(cuò)誤是地殼中廣泛分布的一種地質(zhì)構(gòu)造。形狀、類(lèi)型和大小不同。它對(duì)煤礦的普查、勘探和采礦以及地質(zhì)和水文工作有顯著影響。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，我們必須及時(shí)總結(jié)災(zāi)害的處理經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)就石圪臺(tái)煤礦71203工作面過(guò)斷層的處理方法對(duì)斷層的處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行淺析和總結(jié)。171203個(gè)工作流的錯(cuò)誤1.1斷層構(gòu)造的構(gòu)造地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地應(yīng)力，超過(guò)了組成地殼巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，巖石便發(fā)生斷裂，斷裂后的巖塊（巖層）若沿破裂面發(fā)生相對(duì)位移，這種斷的構(gòu)造稱(chēng)為斷層。1.2斷層對(duì)生產(chǎn)的影響斷層可以改變煤層的埋藏條件，且造成煤層斷開(kāi)發(fā)生顯著位移，因而斷層對(duì)煤礦的生產(chǎn)影響極大。為了最大限度地減少斷層對(duì)生產(chǎn)的不利影響，必須對(duì)各種規(guī)模、各種類(lèi)型的斷層進(jìn)行處理，以便在安全生產(chǎn)的情況下，最大限度地減少因留設(shè)煤柱而造成的煤炭損失。一般落差大的斷層在采區(qū)設(shè)計(jì)或巷道掘進(jìn)中已經(jīng)加以處理，對(duì)隱伏在工作面的斷層需要在回采過(guò)程中加以處理。1.37df7工作面71203工作面位于石圪臺(tái)煤礦二盤(pán)區(qū)，工作面寬300m，主采1-2煤，1-2煤厚5.8m～6.2m，有一層夾矸，厚度0.1m～0.4m，灰白色粉砂巖；頂板為偽頂灰白色泥巖，硬度F=2.0，直接頂白色細(xì)砂巖、粉砂巖，硬度F=3.8，堅(jiān)硬；底板砂質(zhì)泥巖，硬度F=2.7，較軟。71203工作面DF7,DF8斷層與71202,71203工作面斜交，在71203工作面主回撤通道467m的回風(fēng)順槽側(cè)揭露。71203工作面DF7斷層采取了巷探的方式，沿DF7斷層掘進(jìn)53m，斷層落差逐漸減小；分叉派生出斷層DF7’，經(jīng)回采揭露各斷層情況如下：DF7斷層：走向北偏西65°，傾向北東，傾角65°，走向長(zhǎng)550m，最大落差10.5m，大部分落差都超過(guò)6.0m，向71203工作面內(nèi)延伸180m，沿傾向方向影響91m。DF7’斷層：走向北偏西75°，傾向北東，傾角48°，走向長(zhǎng)150m，最大落差8.5m，向71203工作面延伸139m，且落差逐漸減小。DF8斷層：走向北偏西，傾向南西，傾角65°，走向長(zhǎng)30m，最大落差1.5m。271203頁(yè)過(guò)渡初期的準(zhǔn)備2.1瓦加煤采煤機(jī)區(qū)域采煤法區(qū)對(duì)于傾向斷層和斜交斷層的處理，當(dāng)落差小于煤厚時(shí)，采用平推硬過(guò)的辦法；對(duì)于落差大于煤厚或采高時(shí)，常要重新開(kāi)掘過(guò)壓切眼。另一種方案是采用旺格維利采煤法，該工藝對(duì)煤層賦存條件較差、難以進(jìn)行長(zhǎng)臂綜采或邊角煤開(kāi)采的區(qū)域較為有效。其基本原理和操作方法是：利用煤體或行走支架的支撐力量，在不進(jìn)行錨桿支護(hù)的情況下，采用連續(xù)采煤機(jī)短臂采煤，梭車(chē)或蓄電池運(yùn)煤車(chē)運(yùn)煤，將煤柱的絕大部分進(jìn)行回收。旺格維利采煤法的主要優(yōu)點(diǎn)是巷道布置靈活，掘進(jìn)率低，可回收普通綜采方法較難開(kāi)采的資源。它的缺點(diǎn)是連續(xù)采煤機(jī)的后配套問(wèn)題，運(yùn)輸環(huán)節(jié)制約著連續(xù)采煤機(jī)能力的發(fā)揮。皮帶尾的搬家次數(shù)多，工作面的生產(chǎn)效率低。這種采煤方法在運(yùn)輸、支護(hù)、通風(fēng)、安全出口的管理等方面還存在著一定的局限性，有待在實(shí)踐中進(jìn)一步探索與完善。根據(jù)探巷揭露的斷層帶巖石性質(zhì)，經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)及工程技術(shù)人員專(zhuān)題會(huì)議研究決定，工作面不進(jìn)行跳采，而在斷層部分進(jìn)行回采臥底留頂快速直推通過(guò)斷層。2.2掘進(jìn)地層探清我礦在71203工作面回順DF7斷層處掘進(jìn)巷道，掘進(jìn)53m后，斷層消失，該探巷掘出巖石954m3，并探清了涉及層位的巖性，為下一步采取措施打下了基礎(chǔ)。2.3硬度巖石的組成工作面形成后，根據(jù)揭露層位巖石性質(zhì)，從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)斷層處頂板下有850mm厚的堅(jiān)硬巖石（為砂巖），其下是一層0.5m泥巖，較松軟。經(jīng)研究討論，決定為保護(hù)設(shè)備，減少工作面割硬巖量，在回采前拉71203回順底板，綜采回采臥底留頂快速通過(guò)斷層，拉底長(zhǎng)度65m,最厚處起掉底板巖石2m。2.4增加棚梁支撐強(qiáng)度拉底后對(duì)71203回順超高處及探巷均采用架棚支護(hù)，架棚支護(hù)的棚梁底層均以850mm厚硬巖為回采頂板，棚梁采用礦用11號(hào)工字鋼加工而成，兩側(cè)采用錨索吊掛，中間采用木垛，形成人工假頂，為保證支護(hù)強(qiáng)度，在棚梁兩端頭支護(hù)木點(diǎn)柱，增加了棚梁支撐強(qiáng)度。棚梁與棚梁采用原木連接，原木用8號(hào)鐵絲牢固綁扎在棚梁上，同時(shí)將木垛與木垛間用扒釘固定，使得棚與棚、棚與鋼梁形成一個(gè)穩(wěn)固的整體。2.5推動(dòng)回采斷層段延續(xù)劑改造對(duì)71202工作面采空區(qū)涌水流量約55m3/h，為防止進(jìn)入71203工作面，影響綜采回采過(guò)斷層（斷層處起底后，破碎機(jī)機(jī)尾處于最低處，將涌水控制住，防止淹沒(méi)機(jī)尾電機(jī)），在02面與03面最低聯(lián)巷處，增設(shè)了混凝土防水閉，進(jìn)行了有效封堵，同時(shí)在機(jī)尾部分增設(shè)大排量水泵。3采過(guò)誤差法按照架棚設(shè)計(jì)，綜采回采過(guò)斷層時(shí)以棚梁為頂板，調(diào)整工作面狀態(tài)與棚梁一致，采用留頂割底的方式通過(guò)斷層。3.1工作面調(diào)整方案(1）依據(jù)工作面回順提供的推進(jìn)進(jìn)尺標(biāo)記進(jìn)行調(diào)整控制。當(dāng)工作面推進(jìn)至回順500m（從回撤通道算起，以下同）時(shí)，回順煤層傾角變大，沿順槽方向嚴(yán)重下扎，為保證機(jī)尾的順利過(guò)渡，工作面140號(hào)支架至機(jī)尾采高保證在4.5m左右。該段沿工作面頂板推進(jìn)。割底量由采高來(lái)控制。140號(hào)架以前仍保證5.2m的采高。若工作面出現(xiàn)400mm以上厚度的夾矸，則工作面對(duì)應(yīng)位置的回采層位調(diào)整在夾矸以下，采高控制在4.0m以上。(2）工作面由500m向480m推進(jìn)的過(guò)程中，140號(hào)架以后的采高逐漸由4.5m降至4.0m，依然沿頂推進(jìn)，只是逐步放緩工作面的下降坡度，到480m時(shí)，逐步將工作面底板調(diào)整成水平，保持4.0m采高向前推進(jìn)。(3）當(dāng)工作面推進(jìn)至475m時(shí)，162號(hào)到機(jī)尾開(kāi)始逐步破頂，到467.5m時(shí)，保證162號(hào)架頂板為夾矸的下邊緣，173號(hào)架頂板為夾矸的上邊緣，其間支架所在位置平緩過(guò)渡，保證支架與探巷貫通后頂板與探巷的木垛鋼梁下邊平行，162號(hào)架以前平緩過(guò)渡。(4)467.5m至461.5m位置為探巷通過(guò)區(qū)域，該段保持工作面的基本平整，水平推進(jìn)，工作面推進(jìn)過(guò)460m后，順槽向回撤通道方向?yàn)樯掀?，在推進(jìn)過(guò)程中采取逐步抬高工作面，此時(shí)仍保證采高在4.0m左右，到420m位置，回順煤層水平、斷層通過(guò)為止。(5）工作面調(diào)整期間，調(diào)整一刀，放平一刀，每次調(diào)整50mm～100mm。(6）通過(guò)探巷后，DF7斷層通過(guò)，出現(xiàn)DF7’斷層，繼續(xù)采用留頂割底的方式，受斷層及采動(dòng)影響，頂板及煤層的外生裂隙比較發(fā)育，通過(guò)斷層時(shí)，支架工采取及時(shí)跟機(jī)拉架或超前拉架的方式，減少架前漏矸；在過(guò)DF7,DF7’期間，機(jī)頭段過(guò)DF8斷層，由于該斷層落差小，采用降低采高留部分頂煤順利通過(guò)了該斷層。3.2推進(jìn)工作面加刀出掃(1）走向調(diào)整主要是工作面兩順槽推進(jìn)度的調(diào)整，主要采用加、甩刀的方式進(jìn)行。為保持工作面運(yùn)輸機(jī)不上竄或下移，利用單向推溜來(lái)控制。當(dāng)工作面推進(jìn)至600m時(shí)，開(kāi)始逐步調(diào)整運(yùn)、回順的推進(jìn)速度，至480m時(shí)，兩順槽同步（即均為480m）。(2）由480m繼續(xù)向前推進(jìn)的過(guò)程中，機(jī)尾進(jìn)兩刀機(jī)頭進(jìn)一刀，此時(shí)為加快構(gòu)造的推進(jìn)速度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，機(jī)尾采取雙向割煤，機(jī)頭采取單向割煤。推進(jìn)到467.5m遇到探巷，此時(shí)根據(jù)工作面情況繼續(xù)加機(jī)尾，直至探巷推采完畢。(3）推進(jìn)至460m時(shí)，開(kāi)始逐步在機(jī)頭加刀，調(diào)整運(yùn)輸機(jī)至合適位置，直至運(yùn)輸機(jī)不再上竄下移為止，隨后正常組織工作面推進(jìn)。工作面的調(diào)斜保證了工作面推進(jìn)遇到探巷時(shí)，每推進(jìn)一刀僅增加暴露2架，有效控制了工作面來(lái)壓對(duì)探巷木垛支護(hù)的破壞，另外在工作面推進(jìn)過(guò)探巷時(shí)，工作面機(jī)尾快速推進(jìn)也為快速通過(guò)探巷創(chuàng)造了有利條件，通過(guò)機(jī)尾兩刀、機(jī)頭一刀和機(jī)頭兩刀、機(jī)尾一刀的生產(chǎn)組織方式也保證了過(guò)斷層期間的較大產(chǎn)量。在通過(guò)探巷抬高工作面的過(guò)程中，逐步調(diào)整運(yùn)輸機(jī)和支架的傾角，保證了工作面的合理提升角度，既保證煤機(jī)割煤時(shí)不割到支架前梁，又保證了正常的推采速度。3.3降低采高(1）過(guò)斷層期間，煤機(jī)割矸石量大，為保證煤質(zhì)，在保證安全回采的前提下，盡量降低采高，減少割矸石量。(2）合理利用1-2煤井下煤倉(cāng)集中出矸，并利用好1號(hào)原煤倉(cāng)儲(chǔ)矸，協(xié)調(diào)好其他區(qū)隊(duì)的正常生產(chǎn)組織，確保煤與矸石實(shí)現(xiàn)分裝分運(yùn)。4開(kāi)采及支護(hù)費(fèi)用71203工作面綜采回采強(qiáng)行過(guò)斷層的成功，不僅為過(guò)斷層積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，還產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益。(1）減少了掘進(jìn)工程量。采用跳采方式通過(guò)該斷層，需掘進(jìn)主、輔回撤通道830m（包括聯(lián)巷、調(diào)車(chē)硐室），切眼360m（包括調(diào)車(chē)硐室），掘進(jìn)、支護(hù)費(fèi)用共計(jì)170.56萬(wàn)元。(2）減少掛網(wǎng)、砼底板工程量?；爻吠ǖ罀炀W(wǎng)、砼底板、切眼砼底板費(fèi)用107.3萬(wàn)元。(3）減少一次回撤、一次安裝，節(jié)省費(fèi)用91.5萬(wàn)元。(4）提高資源回收率。斷層段煤炭?jī)?chǔ)量26.6萬(wàn)t，采出量為21.6萬(wàn)t；采用跳采方式旺采斷層段，最多可采出原煤10.6萬(wàn)t，少出煤15萬(wàn)t，按100元/t利潤(rùn)計(jì)算，采用綜采比采用旺采可多實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)1500萬(wàn)元。(5）過(guò)斷層發(fā)生費(fèi)用：起順槽底板費(fèi)用15萬(wàn)元；超高區(qū)及探巷支護(hù)費(fèi)用81.16萬(wàn)元；過(guò)斷層割巖石截齒消耗量大，增加費(fèi)用5萬(wàn)元；探巷掘進(jìn)費(fèi)用18萬(wàn)元。費(fèi)用總計(jì)：119.16萬(wàn)元。(6）強(qiáng)過(guò)與跳采相比多實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)1750.2萬(wàn)元。5結(jié)論5.1為公司其他地質(zhì)構(gòu)造區(qū)提供了重要經(jīng)驗(yàn)(1)71203工作面成功直過(guò)斷層，說(shuō)明在處理工作面中落差較大的傾向、斜交斷層時(shí)，直過(guò)斷層的方法是可行的。為我礦今后過(guò)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為公司其他礦井過(guò)斷層起到了一定的借鑒作用。(2）對(duì)生產(chǎn)服務(wù)中心搬家倒面的緊張局面有一定的緩解作用，節(jié)約了人力物力。(3）減少了掘進(jìn)工程量，緩解了我礦接續(xù)緊張的問(wèn)題。(4）工作面多出煤近15萬(wàn)t,71203工作面資源回收率提高了6.3%。(5）回采下層煤本區(qū)段時(shí)，工作面避開(kāi)