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摘 要：在采煤工作面开采过程中,遇到断层给工作面开采带来一系列的安全、技术、经济问题.文章就合理利用断层落差与煤层层间距实现工作面的连续推进,在安全、技术方面进行了初步的实践,为相似地质条件下生产矿井工作面安全、经济开采提供了参考资料.
关 键 词：断层工作面连续推进
一、采区地质概况
鄂庄煤矿二采下部采区位于矿井井田西翼,由矿井-300水平进行开拓开采,本采区处于莱城向斜南翼的单斜构造上,深部以向斜轴为界.向斜轴确定在钻孔11-2、619和12-3的连线上,浅部与二采区上部采区接壤.本采区为2、4煤层联合布置.2煤层本采区有5个钻孔穿过,全部可采,越接近向斜轴部煤层越厚,采区内煤层变化幅度较大,厚度1.2～2.74米,平均煤厚1.90米,在地质条件分类中,该煤层为较稳定煤层.4煤层本采区有5个钻孔穿过,全部可采,采区内煤层变化幅度较大,厚度0.88～2.10米,平均煤厚1.56米.在地质条件分类中,该煤层为较稳定煤层.
采区内2、4煤层平均层间距29米,平均倾角14°,煤质牌号气、贫煤.瓦斯相对涌出量1.161立方米/吨,二氧化碳相对涌出量为2.508立方米/吨,为低瓦斯、低二氧化碳矿井,2、4煤层据化验结果火焰长度达500～700mm,煤尘有爆炸危险性,自然发火性由抚顺煤研所鉴定自燃倾向性为Ⅲ类,自燃可能性较小.
二、区段内F31断层地质赋存情况
区内F31断层为一正断层,走向15～25°,倾向285～295°,倾角70°,落差H等于30米,不含水,不导水.预计掘进265米～460米揭露F31断层.
三、设计思路
安全回采实现工作面的连续推进,减少工作面准备工程量,尽最大限度减少工作面内赋存断层对工作面的影响.
充分利用2、4煤层层间距与F31断层落差相近,设计工作面回采顺槽分别由采区轨道、运输下山沿2煤层顶板掘进揭露F31断层后,不再改变巷道坡度寻找断层下盘,根据揭露断层处岩石性质,判定4煤层位置,根据4煤层位置,确定巷道坡度寻找到4煤层后再沿4煤层顶板掘进.
采用此施工方案减少了揭露断层后寻找断层下盘的全岩巷道,减少了寻找断层下盘所造成的煤炭资源浪费；同时避免了重开切眼,工作面推进至F31断层后,采用调采工作面溜头,减小断层在工作面的揭露长度及带采底板、留顶煤的方法即可实现工作面的连续推进,避免了工作面的搬家.实现了工作面经济效益的最大化,避免了搬家、撤面、初采初放等一系列安全隐患,具有很强的实用性及可操作性.
四、工作面回采顺槽实际揭露情况及加强支护措施
工作面轨道顺槽沿2煤层顶板掘进265米处揭露F31断层,工作面迎头上部为4煤层直接顶浅灰色细粒砂岩,下部为4煤层,实际揭露1.1米.巷道继续沿坡度顺利进入4煤层,沿4煤层顶板掘进.
工作面运输顺槽沿2煤层顶板掘进403米根据工作面布置要求调向继续掘进37米后揭露落差2.5米伴生逆断层,继续沿2煤层掘进24米后揭露F31断层,工作面迎头揭露4煤层基本顶灰白色中粒砂岩,调整巷道坡度-15°下山掘进13米后寻找到4煤层,沿4煤层顶板掘进,顺利完成2、4煤层联合布置工作面.
为保证断层处支护安全,自揭露断层处前后10米顶板按照排距2米,间距1.6米补打直径17.8mm,长度6m锚索,增加过断层处支护强度.
五、工作面过断层采取措施
现场施工过程中,2、4煤层底板落差1.6米,工作面推进过程中2煤层与断层交界处需带采底板、留顶煤,工作面实际揭露断层斜长7.6米,根据现场实际情况,制订了过断层施工方案：
1.工作面推进过程中断层带抬溜子至2煤层底板,2煤层与断层交界处放掉顶煤,支护直接控制顶、底板.断层带上方4煤层留底煤开采,顺平溜子,确保溜子正常运转、机组运行畅通.
2.调采工作面溜头,减小断层在工作面的揭露长度.
3.断层带铺双层双抗网护顶,留底煤及软底段支柱穿M大铁鞋,并在铁鞋下方穿钢带,确保留底煤段底煤整体结构不受破坏,有效保证了支柱初撑力.
4.断层带沿倾斜方向每隔一个支柱空档使用一架π型钢加强机道支护,并随断层的不断延展及时加设.机组割煤前、后必须对构造段进行重点整修、超前支护,π型钢及时前移至煤壁,采用竹笆、木料穿实顶板,确保顶梁、π型钢结顶严实.
六、结束语
山东能源新汶矿业集团鄂庄煤矿设计生产能力45万吨,96年经过改扩建达到90万吨生产能力.本井田处于莱芜煤田西南部,位于莱城向斜两翼,由于受矿山闪长岩体的拱托作用,井田内褶曲与断裂并存,断裂构造亦很发育,井田内断层密布,落差20米以上断层达24条,每平方公里平均1.3条,通过合理利用煤层间距和断层落差因素,最大限度的减少断层对工作面布置的影响,尽可能的实现了工作面的连续推进,为矿井的安全生产奠定了基础.为相似地质条件下的生产矿井提供了参考、借鉴资料.