韩城矿区过大型逆断层构造开采分析

韩城矿区过大型逆断层构造开采分析

雷振虎

（陕西陕煤韩城矿业公司桑树坪煤矿雷振虎）

[摘要]本文就4317综采工作面回采期间揭露的顶板逆断层，提出对顶板支护的方法和解决方案，制定了有针对性的施工措施，有效的控制了顶板，为工作面顺利推采奠定了基础。

[关键词]过构造逆断层开采分析

桑树坪煤矿井田位于渭北煤田韩城矿区最北端，井田倾向5公里，走向13公里，井田面积51.07km2，1979年由部队移交投产，矿井设计生产能力300万吨/年，2006年核定生产能力为210万吨/年，实际完成原煤155万吨。

1工作面概况

桑树坪煤矿北一采区4317综采工作面于2007年9月安装完毕，并开始回采。2008年3月工作面在回采至回顺自切眼向上355m处，运顺自切眼向上515m处揭露一落差3～7m的顶板逆断层，斜穿整个工作面，且切断全部2＃、3＃煤层层间岩石，造成回采困难，影响安全生产，此构造断距大、影响范围广，在韩城矿区尚属首次揭露，根据资料显示，采煤工作面遇4.5m以上断距的断层时，一般都是另开切眼，重新安装工作面。由于此构造是在综采工作面揭露，经研究决定，采取推采过构造的办法进行施工。由于采取了挑断层下盘顶板等措施，既减少了煤炭的损失，又缓解了综采工作面的衔接。

1.1工作面位置

4317工作面井下位于北一采区下山之北翼，工作面设计走向长180m，倾向长1142m；4217工作面下方，运顺与4217工作面回顺重叠布置，回顺外错4217工作面运顺30m；工作面切眼距200运输中巷平面最短距离为30m。

1.2煤层赋存

该工作面为3＃煤层工作面，该范围内煤层厚度2.1m～11.4m，平均7.0m；该3＃煤上部为被开采保护层的2＃煤层，2＃～3＃煤层间距7.5～26.4m，平均16.65m，最小层间距位于4317运顺由切眼向上的145m处，最大层间距位于运顺自切眼向上850m处。

1.3煤层顶底板

煤层顶板：工作面倾斜上部直接顶一般为粉砂岩、中粒砂岩，顶板岩性坚硬，厚10.0～23.0m，平均16.65m，下部顶板一般为砂质泥岩、泥岩，厚3.0m基本顶为中粒砂岩。

煤层底板：一般为细砂岩，灰黑色坚硬致密，中厚层状，厚1.0～5.8m，平均3.0m，局部为砂质泥岩，岩性相对较软。

1.4地质构造

工作面地层总的构造形态为一走向NE，倾向NW的单斜构造，地层倾角2～6°，平均4°左右，该面位于下山区域向斜轴部及北翼，为上分层综采工作面，掘进巷道沿煤层顶板施工，工作面倾斜下部500m范围内煤层平缓，煤层平均倾角2°左右；工作面倾斜上部煤层倾角较大,平均5°左右。

工作面中部有一落差3～7m的逆断层，斜穿整个工作面，构造倾角32°，倾向80°，走向350°，范围5000m2，煤炭损失量约为6800吨。其中回顺侧落差较小3m，运顺侧较大7m。对回采有较大的影响，该断层向上穿透2＃煤层，与4217工作面逆断层相连。

1.5坑透结果

工作面存在两个异常区，主要是由隐伏的小型构造，三个落差在0.4～1.0m的顶板挠曲构造和煤层变薄带（2.2～2.5m），以及在断层带处横穿整个工作面，断距3～7m，与工作面夹角为30°左右的逆断层所引起的。

2工作面的设备配备情况

该面为综采工作面，采用MG-200/500-AWD型电牵引双滚筒采煤机割煤、装煤。YZG3600-1.64/3.0X液压支架管理顶板，用SGZ-730/400型刮板输送机完成运煤，进风顺槽采用SZZ630/110型转载机一部，DSJ-1000/630/125型胶带输送机二部。

3工作面过构造的实际回采过程

4317工作面于2007年9月15日安装结束，作业形式为“三八”制，采煤工艺为割煤→前探支护→移溜→移架；由机尾进入构造以来，工作面面临着前所未有的困难，严重制约着生产。工作面压力显现较为严重，节理发育、小型构造频繁出现；机头段次生断层的产生，顶板完整性差、不稳定、起伏变化大，时常造成煤墙处漏顶，冒落高度一般在3～5m，长度10m左右，煤层受挤压应力的作用，煤质疏松，成块性差，片帮极为严重。支架顶梁端头距煤墙一般在0.9～2.3m范围内。顶板事故成为影响生产的首要原因。

随着工作面的推采，机尾向机头方向不断的暴露，暴露长度一般为20～30架，平均38m，相反，随着推进由机尾向机头方向慢慢的消失，煤体缓慢的露出，观察计算，机尾109～80架，每推进2个循环（1.2m），构造沿工作面向机头方向前移1架（1.5m）的距离，工作面中部52～69架、2～25架处，构造暴露较为缓慢且影响范围较广。在运顺推至27＃点余19m时，机头1～13架出现次生构造，顶板变化大，起伏不平。52～69架顶板下扎，14～36架顶板向上倾斜。构造向机头延伸，对两盘交叉处的支护带来困难。断距一般保持在2.5～3.0m，沿推进方向垮落距为2.0～2.7m。随着推进机头段断距增加至5.0～7.0m，沿推进方向垮落距变为3.5～4.0m。为了缩小断距，工作面机头段及运顺由6月14日开始进行挑顶破矸，起架抬溜后，工作面机头处与原运顺落差一般保持在2.0～3.0m之间。（见附图3）

4过构造技术措施

4.1顶板管理

工作面正常推采时，每推进一个循环接触构造段前后10m范围内要加强支护，以及片帮严重地段，必须提前带压移架，带压移架后端面距仍较大时，采用支架上方斜挑梁进行维护。

工作面局部漏顶、片帮超过1m时，架设密集木棚，一端架在支架前梁上，另一端在煤墙侧支设单体支柱，一梁两柱，压力大的地方，在所架木棚下增加抬棚，加强支护。工作面顶板完整的地段，端面距大于350mm时，要随时打好超前带帽点柱。

对局部片帮严重、煤质疏松的地段，采取积极预防措施，在工作面0～45m范围煤墙内注入玛丽散以加固煤体，注射孔深6m，间距1.5m，孔距底板1.0m。并在运顺正帮断距最大的地段注水泥浆，注浆范围26m，共10排，孔距0.8m，孔深8m，保证每孔注浆不少于0.4吨，孔角度由底板向上分别为30°、45°、60°、90°（见附图3）。

工作面及运顺超前段挑顶破岩。破岩采用风钻打眼装药爆破，全岩段打三排眼，底眼距底板300mm，下扎10°，打眼深度800mm，腰眼距顶底眼各800mm，顶眼距顶板200mm，上仰15°，循环进度600mm，每循环支架抬高约为150mm，装药量200g/眼。岩石厚度小于0.7m时打单排眼，炮眼布置为三花眼，炮眼排间距为1.0m，炮眼与工作面方向夹角为75～80°，破岩后及时推溜、拉架。

运顺超前段采用爆破挑顶，超前工作面3～4个循环，挑顶后架设木棚，棚距为600mm，一梁四柱，采用DZ28-30/100单体支柱支护。

5通过过构造有以下几方面的启示

5.1过构造期间，必须对构造高度认识，强化现场管理，把安全放在首位，对发现的问题提出针对性的解决办法和实施措施。

5.2提前对过构造所出现的问题进行分析、判断，提出相应的方案，及时对构造（逆断层）上下盘间的支架、溜子进行调整，缩小断距。

5.3对过构造的难度估计不足，对构造分析预测不透彻，对构造的具体情况把握不准确，导致过构造时间较长，相比，搬家倒面所用的时间较短，综采搬家倒面一般为2～3个月。

5.4工作面坑透，对逆断层构造带显现不清楚，不准确。