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摘要：文章以平庄煤业老公营子煤矿综采面大断层施工项目为例，对综采面过断层方案、过断层工艺和施工质量控制要点进行深入剖析，同时为采矿业开展同类型的施工建设提供参考依据。
关键词：综采面大断层 施工技术
运用顶板控制技术直接通过落差5米的大断层，确保安全施工的同时高效地完成施工建设，是当前平庄煤业老公营子煤矿亟需突破的一道技术难关。经过多方推敲和论证，老公营子煤矿最终推出了一套相对成熟的技术方案，即采用综合顶板控制技术对I-3-（6）综采工作面施作，直接推采和提前掘巷通过了3～5米落差的正断层，既提高了掘进作业的安全系数和工作效率，同时产生的经济效益也是非常可观的。
1 工作面状况
位于老公营子煤矿辅助水平东翼的I-3-（6）综采工作面，处在6、7煤层分合区，该煤层结构错综复杂，其中含一层0.2～1.7米厚的夹石结构，岩体结构主要是细沙岩、炭质泥岩。煤层厚1.5～4.8米，倾角22°～37°。直接顶、直接底分别为细沙岩和粉砂质泥岩，老顶为粉砂岩。
煤层走向长710米、倾斜长80米，平均采高2.8米，工程队根据煤层走向布置工作面，作业时所用机械：ZY3200-13＼32型液压支架、MG-200＼500采煤机、SGD-730＼320型输送机。
3.0～5.5米的断层位于边眼下运道390米、上风道410米处，倾角为56°，走向和倾向分别为113°和23°，与综采面正面相遇，并且断层面与综采工作面之间的交角非常小，施工作业必须经过断层才能掘进。
2 过段层方案选择
穿过断层的方案有：一是通过爆破掘岩法对断层直接处理，也就是在工作面与断层面相接处进行调坡或顺坡，工期大约需要一个半月；二是对断层地带进行重开切眼，将工作面搬家，工期预计为两个月。
从安全保障、技术、经济等方面工程人员分别对上述两套方案进行了可行性论证，根据各道工序衔接的实际情况，以及当前煤炭资源紧缺，利用当时的技术支撑，凭借多年的顶板控制经验，认为第一套技术方案可行性高，并且第一套方案能够缩短工期，减少资源消耗，不留煤柱，提高回收率，特别是出煤量增加1.5万吨；第二套方案较第一套方案来说，除了基本操作外，另增加了装拆支架的工序，投入也会相应增加，并予掘80米切眼，需花费40万元搬家，不停产出煤量可增加1.5万吨，创收940万元。
通过对比分析，决定采用第一套方案。
3 过断层工艺
3.1 过断层的定坡。回采时首先让工作面尾部通过断层，且上风道有3米落差，了解断层特点以后，结合落差情况，在尾部和上巷岩石段顺利搭接以后，即可开始挑顶施工，为了确保支架平稳、溜子顺平顺直好使，将采面岩石段定坡为10°～12°，这样当工作面推至断层面时，采面岩石段长度约为10米，随工作面推进，岩石段逐渐下移，每进一个循环0.6米岩石段下移10米，变坡时变坡点确保接茬平缓。
回采过程中，通过放炮破岩的方式处理断层和工作面相交后煤壁处出现岩石。在破岩时采高控制在2.2米，确保相交处有5～10组架子与上下方缓慢过渡，保持溜子平顺，避免出岩量过大破坏支架的稳定性。
3.2 为提高支护效果，综采工作面采用可伸缩顶梁支架作为支护结构，过断层时采煤机割煤后可以对顶板进行及时支护，防止冒顶事故发生。支架上配装调低油缸，每推进一刀，支架顺坡抬脚缓慢推移。
3.3 掘进时，为防止综采面煤层冒落或出现片帮现象，确保掘进断层破碎带的施工安全、可靠，通过对煤体采用化学聚合加固方法进行加固，为了防止煤体片帮扩大支架端面距通过利用液充锚杆防片帮技术进行处理，避免空顶距内顶板煤体冒落，确保过断层施工安全顺畅。
顶板破碎和煤壁裂隙的问题通过马利散进行加固和密封处理，具体流程：煤壁破碎区架前打眼→下注射管→下封孔器→注浆。注浆孔眼深四、五米，设定眼距2～4米、仰角为25°～30°，封孔深1.5米，注浆量以泵升压至2MPa为基准，各孔注浆量为50-150Kg。
液充铁锚杆采用互帮技术：煤电钻在与片帮煤壁垂直的方向上钻眼，与支架梁相距20～30cm时双排，第二排与支架梁相距80～100cm；采用3000×30mm的空心卷钢材制作液充锚杆。在孔内插入液充锚杆，将锚杆末端与注液装置进行连接，通过注入乳化液胀开杆体，进而挤压加固煤体，对顶板进行支护。
3.4 通过在下运道设置矸石窖，将工作面过断层岩墙时产生的大块矸石运到窖内，直接将煤体和岩石分离，以确保所获得的煤资源的质量符合施工要求。
3.5 通过毫秒爆破法进行岩体爆破，该爆破方式一次爆破长度为三、四米，能够缩短爆破用时，节省过断层施工周期；为了减少清理架箱的矸石，确保支架稳定性，通过采用挡矸帘和皮带设置防崩支架，防止矸石进入行人道。
经过为期45天的过断层岩掘奋战，共出煤1.5万吨。这表明，通过上述技术方案过断层几乎不影响正常的生产秩序，因此得出结论：综采面爆破掘岩法直接过断层的技术方案符合生产标准，为掘岩技术提供参考依据，同时为处理工作面和断层面相交问题积累了技术经验。
4 应注意的问题
4.1 为了降低出岩量，确保溜子的使用性能良好，支架稳定可靠，尽量减少过断层的时间，提高综采作业的安全系数，过断层的调坡和顺坡处理要合理。
4.2 过断层期间，首先确保支架不自动卸载，完好无损，严格控制顶板。机组割完煤后尽快拉架，为了避免顶板破碎冒顶在滚筒过后将伸缩梁进行前伸。
4.3 若顶帮破碎程度较为严重，需采取特殊措施进行维护。先将液充锚杆打设在硬帮煤壁上防止煤壁片帮，降低顶板冒落事故发生的机率。需特别注意的是，必须及时打设液充锚杆，才可能有效避免冒顶事故发生。要根据煤壁状况确定眼距，一般不宜超过1米。循环交叉打设帮锚杆，每打设1次帮锚够5个循环，采煤机割完4个循环随即打设下一排锚帮。马利散能够对顶板破碎及煤岩帮裂隙进行加固和密封处理，从而避免煤层漏冒顶或片帮。
4.4 岩掘采用毫秒爆破技术，先了解岩性，根据岩性确定装药量，并科学地排布炮眼排间距，以确保爆破效果，避免对档矸帘遭到破坏损坏，缩短爆破时间。为减少掘岩时间，可以通过采用2～3台凿岩机同时进行打眼作业。
5 技术应用及经济效益情况
为确保支护结构稳定可靠，老公营子煤矿综采面施工采用可伸缩顶梁支架，对注马利散、液充锚杆防片帮技术进行综合运用，掘进时防止综采面冒顶片帮；通过合理调坡拉低挑顶，确保综采面成功过断层，综采面储量大增，避免了多次搬家带来的不便，在有效的成本控制的基础上刷新了单产量记录。从经济效益上看，这套掘进方案减少了一耗资42万元的巷道工序，节省综采工作面一次搬家费用40万元；节省停产时间一个半月，出煤量增加1.5万吨，产生直接的经济效益982万元，减少煤炭损失1.5万吨，带来了非常可观的经济效益，同时为日后综采面通过大功率采煤机直接进行过断层施工提供了重要的参考依据。
参考文献：
[1]杨嘉昌，李强.综采工作面过断层的顶板控制技术及应用[J].中国西部科技，2009（04）.
[2]戴有强.掘进过断层破碎带支护方法[J].价值工程，2010（04）.
[3]秦文军，陈鑫.综采工作面过大落差断层技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（09）.
作者简介：张友（1968-），男，吉林桦甸人，区队长，研究方向：中级矿业，高回收率的综采工作面。
关键词：综采面大断层 施工技术
运用顶板控制技术直接通过落差5米的大断层，确保安全施工的同时高效地完成施工建设，是当前平庄煤业老公营子煤矿亟需突破的一道技术难关。经过多方推敲和论证，老公营子煤矿最终推出了一套相对成熟的技术方案，即采用综合顶板控制技术对I-3-（6）综采工作面施作，直接推采和提前掘巷通过了3～5米落差的正断层，既提高了掘进作业的安全系数和工作效率，同时产生的经济效益也是非常可观的。
1 工作面状况
位于老公营子煤矿辅助水平东翼的I-3-（6）综采工作面，处在6、7煤层分合区，该煤层结构错综复杂，其中含一层0.2～1.7米厚的夹石结构，岩体结构主要是细沙岩、炭质泥岩。煤层厚1.5～4.8米，倾角22°～37°。直接顶、直接底分别为细沙岩和粉砂质泥岩，老顶为粉砂岩。
煤层走向长710米、倾斜长80米，平均采高2.8米，工程队根据煤层走向布置工作面，作业时所用机械：ZY3200-13＼32型液压支架、MG-200＼500采煤机、SGD-730＼320型输送机。
3.0～5.5米的断层位于边眼下运道390米、上风道410米处，倾角为56°，走向和倾向分别为113°和23°，与综采面正面相遇，并且断层面与综采工作面之间的交角非常小，施工作业必须经过断层才能掘进。
2 过段层方案选择
穿过断层的方案有：一是通过爆破掘岩法对断层直接处理，也就是在工作面与断层面相接处进行调坡或顺坡，工期大约需要一个半月；二是对断层地带进行重开切眼，将工作面搬家，工期预计为两个月。
从安全保障、技术、经济等方面工程人员分别对上述两套方案进行了可行性论证，根据各道工序衔接的实际情况，以及当前煤炭资源紧缺，利用当时的技术支撑，凭借多年的顶板控制经验，认为第一套技术方案可行性高，并且第一套方案能够缩短工期，减少资源消耗，不留煤柱，提高回收率，特别是出煤量增加1.5万吨；第二套方案较第一套方案来说，除了基本操作外，另增加了装拆支架的工序，投入也会相应增加，并予掘80米切眼，需花费40万元搬家，不停产出煤量可增加1.5万吨，创收940万元。
通过对比分析，决定采用第一套方案。
3 过断层工艺
3.1 过断层的定坡。回采时首先让工作面尾部通过断层，且上风道有3米落差，了解断层特点以后，结合落差情况，在尾部和上巷岩石段顺利搭接以后，即可开始挑顶施工，为了确保支架平稳、溜子顺平顺直好使，将采面岩石段定坡为10°～12°，这样当工作面推至断层面时，采面岩石段长度约为10米，随工作面推进，岩石段逐渐下移，每进一个循环0.6米岩石段下移10米，变坡时变坡点确保接茬平缓。
回采过程中，通过放炮破岩的方式处理断层和工作面相交后煤壁处出现岩石。在破岩时采高控制在2.2米，确保相交处有5～10组架子与上下方缓慢过渡，保持溜子平顺，避免出岩量过大破坏支架的稳定性。
3.2 为提高支护效果，综采工作面采用可伸缩顶梁支架作为支护结构，过断层时采煤机割煤后可以对顶板进行及时支护，防止冒顶事故发生。支架上配装调低油缸，每推进一刀，支架顺坡抬脚缓慢推移。
3.3 掘进时，为防止综采面煤层冒落或出现片帮现象，确保掘进断层破碎带的施工安全、可靠，通过对煤体采用化学聚合加固方法进行加固，为了防止煤体片帮扩大支架端面距通过利用液充锚杆防片帮技术进行处理，避免空顶距内顶板煤体冒落，确保过断层施工安全顺畅。
顶板破碎和煤壁裂隙的问题通过马利散进行加固和密封处理，具体流程：煤壁破碎区架前打眼→下注射管→下封孔器→注浆。注浆孔眼深四、五米，设定眼距2～4米、仰角为25°～30°，封孔深1.5米，注浆量以泵升压至2MPa为基准，各孔注浆量为50-150Kg。
液充铁锚杆采用互帮技术：煤电钻在与片帮煤壁垂直的方向上钻眼，与支架梁相距20～30cm时双排，第二排与支架梁相距80～100cm；采用3000×30mm的空心卷钢材制作液充锚杆。在孔内插入液充锚杆，将锚杆末端与注液装置进行连接，通过注入乳化液胀开杆体，进而挤压加固煤体，对顶板进行支护。
3.4 通过在下运道设置矸石窖，将工作面过断层岩墙时产生的大块矸石运到窖内，直接将煤体和岩石分离，以确保所获得的煤资源的质量符合施工要求。
3.5 通过毫秒爆破法进行岩体爆破，该爆破方式一次爆破长度为三、四米，能够缩短爆破用时，节省过断层施工周期；为了减少清理架箱的矸石，确保支架稳定性，通过采用挡矸帘和皮带设置防崩支架，防止矸石进入行人道。
经过为期45天的过断层岩掘奋战，共出煤1.5万吨。这表明，通过上述技术方案过断层几乎不影响正常的生产秩序，因此得出结论：综采面爆破掘岩法直接过断层的技术方案符合生产标准，为掘岩技术提供参考依据，同时为处理工作面和断层面相交问题积累了技术经验。
4 应注意的问题
4.1 为了降低出岩量，确保溜子的使用性能良好，支架稳定可靠，尽量减少过断层的时间，提高综采作业的安全系数，过断层的调坡和顺坡处理要合理。
4.2 过断层期间，首先确保支架不自动卸载，完好无损，严格控制顶板。机组割完煤后尽快拉架，为了避免顶板破碎冒顶在滚筒过后将伸缩梁进行前伸。
4.3 若顶帮破碎程度较为严重，需采取特殊措施进行维护。先将液充锚杆打设在硬帮煤壁上防止煤壁片帮，降低顶板冒落事故发生的机率。需特别注意的是，必须及时打设液充锚杆，才可能有效避免冒顶事故发生。要根据煤壁状况确定眼距，一般不宜超过1米。循环交叉打设帮锚杆，每打设1次帮锚够5个循环，采煤机割完4个循环随即打设下一排锚帮。马利散能够对顶板破碎及煤岩帮裂隙进行加固和密封处理，从而避免煤层漏冒顶或片帮。
4.4 岩掘采用毫秒爆破技术，先了解岩性，根据岩性确定装药量，并科学地排布炮眼排间距，以确保爆破效果，避免对档矸帘遭到破坏损坏，缩短爆破时间。为减少掘岩时间，可以通过采用2～3台凿岩机同时进行打眼作业。
5 技术应用及经济效益情况
为确保支护结构稳定可靠，老公营子煤矿综采面施工采用可伸缩顶梁支架，对注马利散、液充锚杆防片帮技术进行综合运用，掘进时防止综采面冒顶片帮；通过合理调坡拉低挑顶，确保综采面成功过断层，综采面储量大增，避免了多次搬家带来的不便，在有效的成本控制的基础上刷新了单产量记录。从经济效益上看，这套掘进方案减少了一耗资42万元的巷道工序，节省综采工作面一次搬家费用40万元；节省停产时间一个半月，出煤量增加1.5万吨，产生直接的经济效益982万元，减少煤炭损失1.5万吨，带来了非常可观的经济效益，同时为日后综采面通过大功率采煤机直接进行过断层施工提供了重要的参考依据。
参考文献：
[1]杨嘉昌，李强.综采工作面过断层的顶板控制技术及应用[J].中国西部科技，2009（04）.
[2]戴有强.掘进过断层破碎带支护方法[J].价值工程，2010（04）.
[3]秦文军，陈鑫.综采工作面过大落差断层技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（09）.
作者简介：张友（1968-），男，吉林桦甸人，区队长，研究方向：中级矿业，高回收率的综采工作面。