综采工作面过断层采煤方法与顶板管理的研究

于 彬

摘要：近年来，受煤炭资源需求缺口持续扩大的影响，社会对采煤工作的要求也更为严格。我国采煤地质条件及地质环境相对恶劣，尤其是工作面回采期间可能出现断层现象，直接影响开采工作有序开展。如何科学合理应用采煤技术手段，做好顶板管理工作，得到越来越多从业人员的关注及重视。本文以综采工作面过断层采煤为切入点，分析其具体方法，进一步提出具体的顶板管理手段，旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。

关键词：综采工作面；过断层；采煤方式；顶板管理

引言：

我国地域面积辽阔且地质条件复杂，大大增加煤炭等矿产资源的开采难度及开采工作量，尤其是煤矿断层自身稳定性不足，一旦开采期间遭遇断层现象则阻碍矿产资源正常开采作业。为有效提高煤炭资源的开采效率和开采质量，技术人员在综采工作面实施过断层开采，并在顶板管理上下功夫，不止能消除影响煤炭开采作业有序性的风险因素，更明显提高煤炭开采作业的安全性。同时，制定科学合理的综采工作面过断层采煤方案及顶板管理计划，能保护开采人员的生命财产安全，极大程度上节约总体成本投入，对保证煤炭开采质量具有显著价值作用。鉴于此，本文针对"综采面过断层采煤方法及顶板管理"进行分析研究具有重要的价值意义。

1综采工作面特点

综采工作面开采后，由于断层构造的影响，会引起工作面整体煤层结构和煤质的变化。随采场高度的增加，冒落带高度也随之增加。假设煤上面有硬岩。当采高较大时，采空区往往不能由塌陷的顶板岩层充填，而在坚硬岩层之下存在较大的空间；断层发生后，顶板梁主梁难以形成平衡，造成极严重的工作面周期压重。如果工作面上出现小断层、小裂隙，则会造成煤层分布的不均匀性，开采后会出现大面积的帮帮剥落，导致工作面端距增大，顶板冒落严重。在控制效果较差的情况下，可采用锚杆-锚索联合支护的方法，有效地支护顶板。因此，大型综采工作面出现局部冒顶、煤壁剥落等严重问题，需要进行治理。

2综采工作面过断层的采煤方法分析

2.1直接割煤过断层方法

目前综采工作面过断层开采，多采用直接切煤过断层法，其应用范围较广，适合于地质条件复杂的地区。同时，由于煤矿上下部分接触煤层厚度过大，容易出现支护标准偏高的情况，给煤矿生产带来安全隐患，采用直切支护方法，可对过厚接触断层进行适当处理，操作简单，能保证通道本身的稳定，尤其在支护过程中，先用断层的接触段进行支护，使通道顶部得到有效支撑，彻底解决了断层过厚、通道压力过大等安全隐患。此外，为提高煤矿开采的安全性，压式移动支架还可有效扩大顶板空间，甚至可利用其它材料对其进行充填。

2.2割顶或割底采煤过断层方法

从本质上讲，割顶、割底与直接割顶在适用范围上是一致的，可同时适用于矿井上下段的基础位置，并能有效处理煤层厚度过大的区域。割顶或割底采煤过断层法与直接割煤过断层法的不同之处在于，其液压支架规定的岩层厚度，尤其是硬度较低，可以保证通道的完整性和稳定性，为采煤作业提供更方便多样的空间。此外，在煤矿开采过程中，常常采用控制爆破的方法，仔细地清理巷道中的石块，由于强烈的爆炸振动，使巷道发生坍塌的危险大大增加，而采用断顶、断底采煤的过断层规律，可以消除爆破带来的安全隐患。

2.3断层上底相结合方法

例如：以断层上底相结合法为例，在采煤过程中，对于断层比较大的矿井，采用断层上底相结合法，能有效保持矿井间的稳定，充分发挥顶掘巷辅助设备的作用，真正地保持矿井巷道的稳定，极大地提高整体作业效率，保证采煤作业质量。同时，结合煤矿开采调查结果，发现褶皱严重地区的煤矿开采往往倾向于采用断层上底相结合的方法，利用采煤机的辅助作用，使顶板部分与之形成相对稳定的结构，有助于扩大开采通道，保证顶板质量。此外，在不同地质构造的开采区，采用断层上底组合方式，可有效地降低沟槽下底的承载力，提高上顶强度。

2.3挑顶起底法

挑顶起底法主要是利用采煤机的顶压作用或顶压作用对断层上下围岩进行压覆，迫使其穿越断层。在两种可能的情况下，其一是切割方向向前推进；这就要求工作面过断层前的直底板要低于过断层后的直底板，必须采用顶升方法。上、下壁间煤层断裂厚度一般不超过液压支架最低穿过高度。这样的话，可以使用顶部和底部提升的方法。采煤机顶、底板周围岩石不够坚硬时，要利用采煤机的力直接顶、底板提升；当采煤机顶、底板周围岩石不够坚硬时，要用滚筒切割，所以要提前断层。结合现场实际情况，确定是否采用顶板吊底方法。

2.4踩跳法

该方法也称为绕过法，比较适合于落差大、波及面积大的断层，主要有全跳和局部跳两种类型。通常后者作业量较大，又会阻碍采煤，因此一般不采用；而前者则主要采用工作面尺寸变化的方式，使两者之间能有效衔接，从而大大提高采煤效率。但是施工中必须开挖中间巷道，特别要注意通风系统和相关设备的连接。

3综采工作面过断层的顶板管理措施分析

3.1搭建管理制度

有关煤矿企业在实际管理过程中，应建立完善的顶板管理制度，对煤矿开采地质构造进行全面分析，科学合理地设置顶板管理要求，根据管理环节，采取切实可行的管理手段和保护措施，进一步提高顶板管理的质量和效率。顶板管理工作内容复杂，主要包括顶板处理、支撑形式、开采过程控制及采区通道的规范布置等。为了更好地管理顶板，作业人员必须根据具体情况制定相应的检验要求、规范和验收维护技术规范，对顶板的具体情况进行实时监控和维护，真正做到实时保护，确保顶板质量。

3.2处理放顶线附近局部冒顶

有关煤矿企业在实际管理过程中，必须在保证顶板管理达到高标准要求的前提下，制定切实可行的顶板管理要求，并据此对放顶线附近的局部冒顶进行妥善处理，先支护处理后回柱维修，遵循从上至下、由内到外的处理原则，大大提高了回柱管理的效率。同时，结合大量的实践结果，发现回柱与支柱之间有一定的距离，且间距不超过15米，隔离柱可以得到充分的保护，在回柱支护完成后及时撤除采场，测量回柱安装过程中的顶板压力，确保支柱支撑力与顶板压力相互抵消。

3.3防护地质条件及支柱所引发的局部冒顶问题

由于煤矿开采期间设备振动相对剧烈，不同程度上损坏顶板，客观上要求相关工作人员全面分析顶板损坏的发生原因，采用伪顶倾斜防护措施，大大增加其支承阻力，控制顶底间距，充分发挥测量的作用，确保矿洞始终低于2.4米，防止矿洞室过大引起各种振动塌陷事故的发生。高度重视工作面支柱处冒顶问题，除了保持下底至顶板之间的距离合理，采取顶梁与整体式支架方法，有效预防局部冒顶，充分发挥整体直接防护的作用，大大增强其支撑力。此外，强化顶板管理强度，根据综合工作面及矿洞空间范围，合理设置回柱及支架，并且设定液压支柱时有效支撑顶板，尽量于工作面上下部安装支架，规避出现土质或岩石层松动脱架的问题，消除引发安全事故的风险。

结语

通过本文探究，认为综采工作面过断层采煤的影响因素比较复杂，包括煤层厚度、断层间距、采煤机组设备等，这些因素对综采工作效率的影响也比较深远。为此，相关煤矿企业本着具体问题具体分析的工作原则，对影响综采面过断采煤的因素进行了全面分析，采取相应的防护措施，做好顶板管理工作，充分发挥顶板管理的作用，大大提高顶板支撑性能。总而言之，综采工作面过断层采煤方法及顶板管理的合理性直接决定采煤作业效率，甚至波及煤矿开采行业的长远发展。

参考文献：

[1]闫志青.综采工作面过复杂空巷与工作面延面实践[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（8）.

[2]艾俊友，王术友，朱洪文.构造带对综放开采的影响及采取的对策[J].中国高新技术企业，2017（7）.