张军安

（汾西矿业集团水峪煤业，山西 孝义 032300）

断层是综采工作面回采过程中经常面临的问题，为减小断层给回采造成的不利影响，一方面要保证安全过断层，另一方面则要尽可能提高过断层速度。这就要求在实际施工中根据工作面及其断层具体情况，制定合理有效的施工技术。

某煤矿工作面为单一走向，长度为1 656 m，所处煤层的平均厚度为1.72 m，属于非突出煤层范畴，平均倾角为12°。该工作面在回采过程中需要从倾向正断层中通过，该断层的落差在3.7 m～6.0 m 范围内，影响范围相对较大，基本从整个工作面上横向穿过。该煤层的下方还有一个煤层，其平均法向距离为41 m，平均厚度为2.6 m。

断层西侧80 m 范围内的顶板以细砂岩为主，呈浅灰色，块状构造，有水平层理分布，厚度在4.1 m～6.0 m 范围内。断层东侧顶板以泥岩为主，块状构造，厚度在0.7 m～4.8 m 范围内。断层附近底板呈深灰色，泥质结构，厚度在2.0 m～9.7 m 范围内，平均厚度为5.4 m。

岩层岩性为：细砂岩，累计厚度3.5 m，真实厚度3.5 m，呈浅灰色，以石英与长石为主要成分，此外还含有暗色矿物质；
泥岩，累计厚度13.4 m，真实厚度9.9 m，呈深灰色，致密块状，泥质结构，有隐水平层理发育，含粉砂质；
煤线，累计厚度13.6 m，真实厚度0.2 m；
泥岩细砂岩，累计厚度19.2 m，真实厚度5.6 m，呈深灰色，致密块状，泥质结构，断口相对平整，以石英与长石为主要成分，此外还含有暗色矿物质；
煤线，累计厚度19.4 m，真实厚度0.2 m；
泥岩，累计厚度24.7 m，真实厚度5.3 m，呈深灰色，致密块状，泥质结构，有隐水平层理发育，且含有植物化石碎片；
煤线，累计厚度24.9 m，真实厚度0.2 m；
泥岩，累计厚度29.8 m，真实厚度4.9 m，呈灰色至深灰色，含大量粉砂，且下部含有菱铁质鲕粒，密集状；
煤层，累计厚度30.6 m，真实厚度0.8 m，呈黑色，有轻微的玻璃光泽，粉末状；
细砂岩，累计厚度36.8 m，真实厚度6.2 m，呈浅灰色，中、细粒结构，块状构造；
煤层，累计厚度38.5 m，真实厚度1.72 m，呈黑色，有玻璃光泽，块状，内部裂隙发育；
泥岩，累计厚度43.9 m，真实厚度5.4 m，呈深灰色，致密块状，泥质结构，下部发育缓波状水平方向层理；
细砂岩，累计厚度56.4 m，真实厚度12.5 m，呈灰色至灰白色，以石英和长石为主要成分，且含有暗色矿物质。

根据工作面及断层具体情况，初步制定以下两套施工方案：

方案一：在断层以外30 m 处进行跳压切眼施工，在工作面的施工到达与断面相距20 m 的位置后收作，将工作面的所有设备均倒转到跳压切眼，预留50 m 的断层煤柱，将整个断层跳过。

方案二：该断层从机头开始揭露逐步撵向风巷直至风巷结束，从机巷提前断层面10 m 进行挑顶与飘车，在工作面开始揭露下部煤层后沿煤层进行跟顶施工，断面实际影响范围的走向长度在50 m 左右[1]。

通过对以上两套方案的综合对比可知：在跳采过程中，需在工作面分别进行一次设备安装和拆除，总工期在35 d 左右，在跳压期间基本没有产量，且安全生产管理难度相对较大；
跳采煤柱的总面积在9 539 m2左右，平均厚度为1.72 m，使煤层少回收近2.3 万t，此外还会使下层煤跳采过程中瓦斯治理现场工程量大幅增加；
采用直推断层的方法能从根本上解决上述问题，但存在从断层中经过时设备可能产生磨损和需要在工作面进行放炮，对放炮管理有较高要求的缺点。

经综合考虑，最终选择方案二进行施工。

3.1 施工方法

1）将机巷回采到与断层表面相距10 m 的位置后，跟随机巷实施挑顶与飘车，从机头首架开始不断向上将输送机和支架均衬成合适的角度。断层从机巷开始不断向风巷中延伸，落差不断增加。将风巷推到与断层表面相距20 m 的位置后，进行挑顶与飘车。在推进完成1 刀后，对挑顶飘车按照150 mm～250 mm 的范围控制，仰采角度则控制在12°～15°范围内，保证工作面顺利从整个断层中通过。

2）工作面不断向前推进时，如果揭露出来的断层岩石质地相对较软，则可借助采煤机进行直接截割。其具体工艺流程为：采用采煤机进行破岩和出货—推移溜槽—移动支架。而如果揭露出来的断层岩石质地相对较硬，则可先通过放炮使其震动和预碎，然后再采用采煤机进行截底与出货，此时采煤机的操作人员应注意将底板衬平，若底板未能达到平整，应使采煤机返回至初始位置重新进行截底。其具体工艺流程为：打眼放炮—采用采煤机进行截底与出货—推移溜槽—移动支架—经检查无误后开始下一道工序[2]。

3.2 放炮管理

1）当岩层的层厚小于1.2 m 时，按照单排进行炮眼布置，相邻炮眼之间的距离控制在0.6 m～0.8 m 范围内；
当岩层的层厚超过1.2 m 时，需按照三花眼或者是五花眼进行炮眼布置。如果顶板状况良好，则炮眼的深度可以达到1.6 m～1.8 m 范围内，每次进刀3次，而如果顶板状况较差，则炮眼的深度应严格按照1.0 m 进行控制，且每次只能进刀1 次。对顶、底眼角度应在充分考虑现场挑顶飘车状况的基础上加以合理控制。

2）在放炮开始前，应先在支架的顶梁表面悬挂两层废旧的输送带，同时将工字钢放在支架的顶梁和电缆槽之间，将其作为可靠的支撑结构，避免爆破过程中矸石将支架立柱或其它液压元件崩坏。其中，每根输送带的长度为3.0 m，挂设前在周边进行打孔，以便于现场固定，防止脱落。

3）考虑到工作面放炮过程中雷管有很长的连线距离，使电阻值较大，故每次放炮的数量不能超出20 发，并且要有150 m 以上的警戒距离。

3.3 安全保证措施

1）在截煤的过程中，采煤机操作人员应借助遥控机进行远程操作与控制，采用单向截割方式，按照从上到下的顺序移动支架，以此避免片帮或滚矸发生，造成伤人事故。

2）因从断层中通过的过程中属于大角度仰采，所以要在行人道与溜槽道之间增设挡矸网，以免机道范围内的矸石滚出造成伤人事故[3]。

3）施工中重视并做好设备检修，保证工程质量。当发现设备损坏时，应立即检修，更换已经损坏的备件，确保设备始终处在正常运转状态。在岩石段施工中，需将采高控制在1.8 m 以内，以此在减少截矸量的同时保证煤质。在工作面施工质量管理过程中切实加强三直两平检查与保证[4]。

4）当煤壁发生片帮或顶板状况较差时，应立即使用半圆木或者是工字钢与液压单体良好配合，对顶板进行有效的超前加固，以此避免冒顶发生[5]。

1）通过对现场劳动组合的优化，只使用了20 d的时间就从断层中通过，达到了良好的安全与效益。

2）在安全方面，工作面直接从断层中推过，避免了大量安全与拆卸，规避了在安装与拆卸过程中可能产生的安全隐患。

3）在经济方面，采用直接从断层上推过的方法能多回收2.3 万t 左右的煤炭；
采用直接从断层上推过的方法无需搭设大棚，减少相关材料消耗；
采用跳压的方法施工时，工期在35 d 左右，而采用直接从断层上推过的方法后能减少近50%的人工费。

目前该工作面已经顺利从断层上通过，不仅过程安全，而且推进快速，能从根本上解决由于跳采导致的停采与资源丢失，以及下覆煤层没有实施保护层开采造成的瓦斯治理等问题，能为下覆煤层的顺利开采奠定良好基础。但需要注意，在工作面布置过程中没有考虑到该断层可能造成的影响，导致机风巷标高产生变化，使两巷的落差增大，增加了工作面的长度，在机尾出现长度为2.0 m 左右的人工棚，影响到实际的生产安全，对此还需在日后工作中加以改进。但总的来说以上过断层方案合理可行，值得类似综采工作面参考借鉴。

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