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摘要：在25042综放工作面过红12断层群期间，采取直接平推硬过的方法，缓解了矿井采掘接替的紧张局面，提高了采区资源回收率、降低了重新掘进切眼的费用，为今后综采工作面过大落差断层提供了宝贵的技术依据和经验积累。
关键词：大型地质构造 技术 探讨
1 概述
鹤壁中泰矿业有限公司位于河南省鹤壁市北部，1958年建井投产，经过两次改扩建，现设计年生产能力150Mt/a。矿井主采煤层为二1煤层，煤层赋存复杂而不稳定，地质构造较多，尤其是大型断层较多。矿井煤层顶底板情况为：直接顶：黑色砂质泥岩，层面含大量植物茎部化石及白云母碎片，平均厚7.5m，普氏硬度系数f=6.37。老顶：灰色中粒砂岩，矿物成分以石英为主，暗黑色矿物次之，层面含白云母碎片，具斜层理，钙质胶结，平均厚9.5m，普氏硬度系数f=10.5。直接底：灰黑色砂质泥岩，含砂量由上而下逐渐增多，厚4.5m。老底：深灰色中细粒砂岩，中间夹薄层黑色泥岩及黑色泥质包裹体，层面含白云母碎片，平均厚8.5m，普氏硬度系数f=8.53。目前开采的25042综放工作面，从设计到投产，几经修改，回采期间共计受38条断层的影响，其中红13-3断层及其伴生断层（H=11m，∠60°）与工作面斜交且贯穿整个工作面，推进方向长约170m，对工作面回采影响最大。
2 工作面布置及支护形式
2.1 工作面布置 在工作面掘进过程中，通过边探边掘，上顺槽以红12-7断层（H=7-20m）为界，下顺槽以红13断层（H=30m）为界，切眼以一分层采空区为边界。如图1所示：
2.2 支护形式 下顺槽运输巷及上顺槽回风巷均采用4.2m×3m的U型棚支护，上下顺槽推进长度平均为945m；切眼内采用ZF5600-18/32液压支架支护，长度为150m。
2.3 设备配置（见下表）
3 过断层机理分析
3.1 过断层时断层附近煤岩破断分析 地层中聚集的能量在释放过程中，往往使岩层发生断裂、挤压、错动、破碎等现象，并伴有大量裂隙的产生。因此，常常在断层带附近，形成断层破碎带，如图2所示：
通常顶板岩层的强度会大于煤层的强度，这样会造成在受到同样大小的力的作用下，煤岩破碎后，煤的破碎程度比岩石的要严重。当回采工作面通过断层时，顶板破碎不易控制，与保留岩顶相比，保留煤顶要困难得多。
工作面过正断层，以图3点划线的方向从上盘向下盘推进。当工作面还在断层的上盘，快通过断层面时，断层破碎带弱变区A范围内的煤层由于破坏严重，煤沿断层面下滑因而煤层保留不住，发生片帮。工作面煤壁片帮后，梁端面空顶范围增大，破碎的顶板岩层可能会发生冒顶，从而影响生产。梁端面顶板冒落后，如不能进行有效护顶，而采取让支架抬头伸出前伸缩梁来应付梁端面冒顶，由于受千斤顶伸出量的限制，过大的顶梁抬头承受顶板垮落的压力，会造成支架前梁千斤顶的损坏，也会进一步加剧顶板的恶化。即使支架推过冒顶区，支架顶梁上的顶板也已破碎和出现空洞，支架无法有效支撑顶板，自身的稳定性也受到影响，极易导致支架沿工作面倾斜方向倾倒，出现支架顶梁相互咬架等现象，从而使过断层的时间延长，造成恶性循环。
3.2 方案的确定 25042综放工作面所揭露的红13-3断层及其伴生断层，为一斜交正断层，由于受矿井接替及现场实际条件影响，工作面采用松动爆破和丢三角煤相结合的办法直接推进通过。这样可以节省用于倒面掘进准备巷道和支架回撤的准备费用，同时缓解了矿井的接替紧张的局面。但是，过该断层由于丢三角煤，断层上下盘交界处顶板极难控制，技术难度大，安全威胁大，同时在过断层期间，由于落差较大，切眼将进入断层下盘的底板岩石中，工作面破岩范围增大，对设备的磨损较为严重。为确保工作面支架及运输机的正常使用，必须根据顶板的强度以及断层实际揭露的情况进行挑顶或卧底，使工作面底板平缓，以利于安全回采。
3.3 采取的技术措施 ①由于工作面下顺槽比上顺槽高17m，为防止工作面运输机和支架下滑，提前对工作面进行了调斜，使工作面下顺槽超前于上顺槽15m，并与断层影响方向尽量的斜交，减少一次揭露长度。施工过程中，工作面推溜移架严格执行由下向上的顺序，防止支架下滑。②过断层期间，加强工作面机电设备的维修和管理，确保各部机电设备运转正常，消除管路“跑、冒、滴、漏”现象，液压泵站压力达到规定要求，确保工作面支架有足够的初撑力能有效支撑顶板。③合理控制好工作面过断层处的采高，将采高降至2.5m±0.1m，防止工作面超高造成支架中心偏移，使支架发生倾斜，造成挤架、倒架现象。④控制好工作面断层上下盘坡度，并根据断层发展趋势及时调整施工工艺，对工作面进行合理挑顶或卧底，尽量使工作面坡度一致，确保支架及运输机正常使用。⑤加强工作面工程质量管理，确保工作面“三直一平”，若发现局部超前或滞后，及时进行带架调整，严禁运输机出现弯曲不直、高低起伏现象。移架严格执行带压擦顶移架法，少降快移。⑥在过断层期间，提前在断层破碎带铺金属菱形网，防止在移架过程中因顶板过于破碎不能及时护顶而造成流矸冒顶事故。⑦过断层期间，由于断层破碎带产生裂隙，容易产生瓦斯积聚，施工时加强对工作面瓦斯及有害气体的检查，严禁瓦斯超限作业。
4 安全效益和经济效益
红13-3断层按照以往传统回采过断层方法，必须另掘巷道绕过，经过尝试本方法，采用平推硬过（上盘丢三角底煤、下盘采用松动爆破破岩直接推过）的方法，减少了重新掘进切眼和拆除搬家的费用500余万元，多回收煤炭约18万吨，比预定时间提前15天过完断层，确保了矿井全年生产任务的顺利完成，并为今后综采工作面过大落差断层提供了宝贵的技术依据和经验积累。
参考文献：
[1]翟世龙，张宗宝.大型地质构造对采区设计的影响[J].山东煤炭科技，2011（05）.
[2]杨连云.地质构造与矿井瓦斯涌出规律的研究[J].技术与市场， 2009（10）.
[3]黄铜玲，殷现民，陈绪伟.综放工作面过拐点技术研究[A].煤矿综合自动化与机电技术[C].2012.
作者简介：祁清平（1982-），男，河南鹤壁人，2008年毕业于河南工程技术学院，鹤壁中泰矿业有限公司生产技术部，现从事采煤技术管理工作。
关键词：大型地质构造 技术 探讨
1 概述
鹤壁中泰矿业有限公司位于河南省鹤壁市北部，1958年建井投产，经过两次改扩建，现设计年生产能力150Mt/a。矿井主采煤层为二1煤层，煤层赋存复杂而不稳定，地质构造较多，尤其是大型断层较多。矿井煤层顶底板情况为：直接顶：黑色砂质泥岩，层面含大量植物茎部化石及白云母碎片，平均厚7.5m，普氏硬度系数f=6.37。老顶：灰色中粒砂岩，矿物成分以石英为主，暗黑色矿物次之，层面含白云母碎片，具斜层理，钙质胶结，平均厚9.5m，普氏硬度系数f=10.5。直接底：灰黑色砂质泥岩，含砂量由上而下逐渐增多，厚4.5m。老底：深灰色中细粒砂岩，中间夹薄层黑色泥岩及黑色泥质包裹体，层面含白云母碎片，平均厚8.5m，普氏硬度系数f=8.53。目前开采的25042综放工作面，从设计到投产，几经修改，回采期间共计受38条断层的影响，其中红13-3断层及其伴生断层（H=11m，∠60°）与工作面斜交且贯穿整个工作面，推进方向长约170m，对工作面回采影响最大。
2 工作面布置及支护形式
2.1 工作面布置 在工作面掘进过程中，通过边探边掘，上顺槽以红12-7断层（H=7-20m）为界，下顺槽以红13断层（H=30m）为界，切眼以一分层采空区为边界。如图1所示：
2.2 支护形式 下顺槽运输巷及上顺槽回风巷均采用4.2m×3m的U型棚支护，上下顺槽推进长度平均为945m；切眼内采用ZF5600-18/32液压支架支护，长度为150m。
2.3 设备配置（见下表）
3 过断层机理分析
3.1 过断层时断层附近煤岩破断分析 地层中聚集的能量在释放过程中，往往使岩层发生断裂、挤压、错动、破碎等现象，并伴有大量裂隙的产生。因此，常常在断层带附近，形成断层破碎带，如图2所示：
通常顶板岩层的强度会大于煤层的强度，这样会造成在受到同样大小的力的作用下，煤岩破碎后，煤的破碎程度比岩石的要严重。当回采工作面通过断层时，顶板破碎不易控制，与保留岩顶相比，保留煤顶要困难得多。
工作面过正断层，以图3点划线的方向从上盘向下盘推进。当工作面还在断层的上盘，快通过断层面时，断层破碎带弱变区A范围内的煤层由于破坏严重，煤沿断层面下滑因而煤层保留不住，发生片帮。工作面煤壁片帮后，梁端面空顶范围增大，破碎的顶板岩层可能会发生冒顶，从而影响生产。梁端面顶板冒落后，如不能进行有效护顶，而采取让支架抬头伸出前伸缩梁来应付梁端面冒顶，由于受千斤顶伸出量的限制，过大的顶梁抬头承受顶板垮落的压力，会造成支架前梁千斤顶的损坏，也会进一步加剧顶板的恶化。即使支架推过冒顶区，支架顶梁上的顶板也已破碎和出现空洞，支架无法有效支撑顶板，自身的稳定性也受到影响，极易导致支架沿工作面倾斜方向倾倒，出现支架顶梁相互咬架等现象，从而使过断层的时间延长，造成恶性循环。
3.2 方案的确定 25042综放工作面所揭露的红13-3断层及其伴生断层，为一斜交正断层，由于受矿井接替及现场实际条件影响，工作面采用松动爆破和丢三角煤相结合的办法直接推进通过。这样可以节省用于倒面掘进准备巷道和支架回撤的准备费用，同时缓解了矿井的接替紧张的局面。但是，过该断层由于丢三角煤，断层上下盘交界处顶板极难控制，技术难度大，安全威胁大，同时在过断层期间，由于落差较大，切眼将进入断层下盘的底板岩石中，工作面破岩范围增大，对设备的磨损较为严重。为确保工作面支架及运输机的正常使用，必须根据顶板的强度以及断层实际揭露的情况进行挑顶或卧底，使工作面底板平缓，以利于安全回采。
3.3 采取的技术措施 ①由于工作面下顺槽比上顺槽高17m，为防止工作面运输机和支架下滑，提前对工作面进行了调斜，使工作面下顺槽超前于上顺槽15m，并与断层影响方向尽量的斜交，减少一次揭露长度。施工过程中，工作面推溜移架严格执行由下向上的顺序，防止支架下滑。②过断层期间，加强工作面机电设备的维修和管理，确保各部机电设备运转正常，消除管路“跑、冒、滴、漏”现象，液压泵站压力达到规定要求，确保工作面支架有足够的初撑力能有效支撑顶板。③合理控制好工作面过断层处的采高，将采高降至2.5m±0.1m，防止工作面超高造成支架中心偏移，使支架发生倾斜，造成挤架、倒架现象。④控制好工作面断层上下盘坡度，并根据断层发展趋势及时调整施工工艺，对工作面进行合理挑顶或卧底，尽量使工作面坡度一致，确保支架及运输机正常使用。⑤加强工作面工程质量管理，确保工作面“三直一平”，若发现局部超前或滞后，及时进行带架调整，严禁运输机出现弯曲不直、高低起伏现象。移架严格执行带压擦顶移架法，少降快移。⑥在过断层期间，提前在断层破碎带铺金属菱形网，防止在移架过程中因顶板过于破碎不能及时护顶而造成流矸冒顶事故。⑦过断层期间，由于断层破碎带产生裂隙，容易产生瓦斯积聚，施工时加强对工作面瓦斯及有害气体的检查，严禁瓦斯超限作业。
4 安全效益和经济效益
红13-3断层按照以往传统回采过断层方法，必须另掘巷道绕过，经过尝试本方法，采用平推硬过（上盘丢三角底煤、下盘采用松动爆破破岩直接推过）的方法，减少了重新掘进切眼和拆除搬家的费用500余万元，多回收煤炭约18万吨，比预定时间提前15天过完断层，确保了矿井全年生产任务的顺利完成，并为今后综采工作面过大落差断层提供了宝贵的技术依据和经验积累。
参考文献：
[1]翟世龙，张宗宝.大型地质构造对采区设计的影响[J].山东煤炭科技，2011（05）.
[2]杨连云.地质构造与矿井瓦斯涌出规律的研究[J].技术与市场， 2009（10）.
[3]黄铜玲，殷现民，陈绪伟.综放工作面过拐点技术研究[A].煤矿综合自动化与机电技术[C].2012.
作者简介：祁清平（1982-），男，河南鹤壁人，2008年毕业于河南工程技术学院，鹤壁中泰矿业有限公司生产技术部，现从事采煤技术管理工作。