杨海峰、张晓东、刘甲、徐婷婷、张腾宙

（晋能控股煤业集团挖金湾煤业公司）

一、立项原因及背景

在煤矿井下回采作业中，断层是一种十分常见的地质构造类型。受大断层影响，提前停采严重造成资源损失，为了提高资源回收率，过大断层就尤为重要。而8105小煤柱工作面是我公司首次过5m断层，在过断期间遇到了新的问题，给安全高效生产带来了一定的影响。鉴于此，煤业公司结合工程实际，通过采取联合支护技术、加强断层揭露处巷道顶板管理、调整割煤工艺、预裂孔技术等方法解决我公司小煤柱工作面过5m断层遇到的难题，取得了良好的效果，为我公司及其他石炭系矿井山4^#层小煤柱工作面过5m断层积累了宝贵经验、提供了技术支撑和保障。

二、研究或革新内容及创新点

1、工程概况

挖金湾公司山4#煤层一盘区8105小煤柱工作面东部为8103工作面采空区，该工作面走向长度为1527m，倾斜长度为226.8m，煤层厚度1.47~3.90m,平均3.24m，煤层倾角为3°，属近水平煤层，煤层顶底板岩性如表1所示。工作面采用综合机械化一次采全高后退式开采方法，MG800/2000-WD型采煤机割煤，ZZ13000/25/50型、ZZ13000/25/50H型(过渡架，工作面头部3架尾部4架)、ZTZ1000/23/42型（端头支架，工作面头部1架）支撑掩护式液压支架支护，全部垮落法管理顶板。工作面头部从1321m开始揭露5m断层、1330m处出断，尾部从1379m开始揭露、1390m处出断，5m断层特性如图1。 

表1   顶底板岩性

图1   断层特性图

2、8105小煤柱工作面过5m断层创新技术工艺

2.1断层揭露处巷道顶板管理

1）2105巷联合支护技术的应用：密切观察顺槽断层范围内及前后20m顶板压力变化情况，禁止回收巷道原有支护材料。过断前在里程1316m~1340m断层揭露处的顶板破碎区域采用施工悬吊钢梁、打井字型木垛、充填罗克休、喷浆等联合支护技术管理顶板，联合支护参数及布置示意图如图2。

施工工艺：打设工作平台（脚手架和φ50mm×6m钢管架打设长×宽×高为6m×5m×3m的平台）→打锚索→安装钢梁（工字钢垂直巷道走向布置，用70×70×10mm钢垫片固定工字钢）→拉杆稳固钢梁（拉杆规格为φ18×1200mm双头螺纹杆）→铺钢筋网（钢筋网搭接间距≥200mm，并用14^#铅丝与钢梁绑扎）→铺设井字型木垛→喷浆。

技术要求：采用联合支护技术后巷道断面不得小于原设计断面（5300mm×3500mm），且要保证巷道平缓不得有阻碍风流的地方，同时钢绞线锁具外外露长度为250mm。

图2   联合支护参数及布置示意图

2）5105巷顶板管理：5105巷侧煤柱为6m小煤柱，在过断期间密切观察顺槽断层范围内及前后20m顶板压力变化情况，若巷道顶板出现缝隙等压力显现情况时，在距离煤柱侧巷帮2.0m处增加一排支护。同时，过断前在1370m~1410m处补打锚索组，锚索组三花布置，组合锚索规格为φ17.8×8000mm（7000mm、6000mm）各一根，排距2000mm，间距3200mm，组合锚索布置示意图如图3。

图3   组合锚索布置示意图

3）调节端面距：过断期间，45^#~56^#支架处受断层影响，顶板破碎程度较高，为较好地维护顶板确保安全生产，在该区域采取超前带压移架，在设备性能允许的范围内二次推溜移架，将该处端面距缩减至100mm以内，从而缩短空顶时间和空顶面积，并且现场配备网径为50mm×50mm的菱形金属网（各金属网搭接长度为200mm），确保安全过断。

    通过采用联合支护技术、补打锚索组及调节端面距的方法，在过断期间2105巷顶底板最大移近量为368mm，两帮最大移近量约为108.3mm；5105巷顶板未下沉，底板最大鼓起量约为523mm，两帮最大移近量为385mm；工作面内未发生漏顶现象。同时过断期间未对两巷进行二次维护，具有明显的安全优势和显著的经济效益，为安全过断起到了坚实的保障作用。

2.2割煤工艺的调整和预裂孔技术的应用

1）工作面伪斜调整：为了缩短断层在工作面推进时的暴露长度，减小煤机割矸量，并结合工作面设备技术性能及工作面实际情况，在工作面头部遇断开始按头尾3:1进行推进，当头尾错差15m时工作面正常推进，使断层面与工作面的交角约为19°，断层在工作面揭露6~18个支架，效果较明显。过断后按头尾1:5调整工作面，直至头尾平齐。

2）仰斜过断