專題部分

過斷層技術(shù)研究摘要：針對煤礦巷道開掘和工作面回采過程中經(jīng)常遇見斷層、破碎帶等構(gòu)造，影響安全與生產(chǎn)的特點，著重研究了斷層的種類和過斷層的方法，以及各過斷層方法分別適用于何種斷層。討論了斷層處頂板防冒頂和片幫方法。并對幾種過斷層方法的實踐效果進行了分析和評價。關(guān)鍵詞：斷層；過斷層方法；綜采工作面1問題的提出煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變，未知因素多，巷道開掘和工作面回采過程中經(jīng)常遇見斷層、破碎帶等構(gòu)造。由于地應(yīng)力影響，斷層附近的煤體和巖體破碎，漏頂嚴(yán)重，施工困難，容易透水，安全威脅大，產(chǎn)量低，采煤工作面不能走正規(guī)循環(huán)，直接影響安全與生產(chǎn)。尤其是工作面突遇落差較大斷層。為確保施工安全，不得已常常采取工作面搬家、重新開切眼或局部補眼，造成丟三角煤，致使回采率降低、采掘接替失調(diào)．造成噸煤成本增加、降低了生產(chǎn)效益。為此，在含斷層構(gòu)造較多的礦區(qū)研究工作面安全過斷層方法與技術(shù)顯得尤為重要。采取措施使綜采工作面快速、安全通過斷層，盡可能減少頂端面冒頂?shù)目赡苄?，減少和消除斷層帶對工作面產(chǎn)量和安全的影響。是綜采工作面高產(chǎn)高效必須解決的問題之一。由于斷層的類型和產(chǎn)狀復(fù)雜多樣，解決方式也不盡相同，針對這一情況，我們尋求快速、安全、高效、新的過斷層方法。2斷層理論2.1斷層2.1.1斷層基本概念斷層構(gòu)造：斷裂兩側(cè)的巖層或巖體沿破裂面斷開，并且發(fā)生明顯的相對位移的斷裂構(gòu)造稱斷層構(gòu)造。斷層的要素斷層面：指斷層的破裂滑動面。斷層線：斷層面與地面的交線。斷盤：斷層面兩側(cè)的巖體。位于斷層面上方的稱為上盤；位于斷層面下方的稱為下盤。斷層交面線：斷層面與巖層面的交線?？倲嗑?滑距)：總斷距(滑距)是斷層兩盤相對錯開的真正距離H總地層斷距H0:指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的垂直距離。鉛垂地層斷距Hg:指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的鉛直距離。水平地層斷距Hf:指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的水平距離。斷層的落差Ha:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的鉛直距離。斷層的平錯Hb:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的水平距離。2.1.2斷層的分類按斷層兩盤相對位移的特點可分為：正斷層、逆斷層、平移斷層、樞紐斷層等類型。正斷層：斷層上盤沿斷層面傾斜線相對向下移動，下盤相對向上移動。逆斷層：斷層上盤沿斷層面傾斜線相對向上移動，下盤相對向下移動。逆掩斷層：斷層面傾角小于45°的逆斷層。平移斷層：斷層的兩盤沿斷層面的走向發(fā)生移動的斷層。樞紐斷層：斷層兩盤沿斷層面上的某一點為樞紐中心發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)滑動。圖2.1正斷層的三種形式圖2.2逆斷層的三種形式斷層的形態(tài)分類按斷層的產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀的關(guān)系可劃分為：走向斷層、傾向斷層、斜交斷層、順層斷層。按斷層的走向與褶皺軸跡方位的關(guān)系可劃分為：縱斷層、橫斷層、斜斷層斷層的組合形式：地壘和地塹、階梯狀斷層、疊瓦狀斷層。圖2.3地壘和地塹圖2.4疊瓦狀構(gòu)造和階梯狀構(gòu)造2.2井下遇斷層的研究2.2.1斷層的預(yù)測與觀測斷層的觀測與判斷應(yīng)系統(tǒng)查明：斷層的產(chǎn)狀、延伸方向、斷層斷距，斷層素描。斷失翼煤層的尋找煤、巖層層位對比法：鑒定斷層另一盤巖層層位，然后結(jié)合斷層面產(chǎn)狀判斷斷層性質(zhì)和落差。利用斷層帶附近伴生的地質(zhì)現(xiàn)象——小斷層、牽引褶曲、擦痕……標(biāo)高對比法，利用前方及附近標(biāo)高與迎頭標(biāo)高對比判定煤層產(chǎn)狀及煤層位置。鉆探法，通過向巷道頂?shù)装宕蜚@，探明斷失煤層及產(chǎn)狀。作圖分析法根據(jù)斷層規(guī)律的類推法生產(chǎn)勘探方法確定斷層規(guī)模，尋找斷失煤層斷層預(yù)測方法利用剖面圖推測深部構(gòu)造利用水平切面圖推斷深部構(gòu)造的延伸和影響范圍利用煤層底板等高線圖推斷斷層在同一煤層內(nèi)的延展，預(yù)測對深部煤層的影響利用上煤層底板等高線圖，推斷下一煤層的斷層出露位置巷道遇斷層前可能出現(xiàn)的征兆：斷層附近煤巖層塑性變形現(xiàn)象；包括：煤巖層的產(chǎn)狀發(fā)生變化、煤層厚度發(fā)生變化、出現(xiàn)牽引褶曲等…斷層附近的脆性斷裂現(xiàn)象；包括：頂?shù)装逯辛严对龆啵ㄒ话阍?0-20m范圍）；常伴生一系列小斷層；如巖層裂隙構(gòu)通含水層，則出現(xiàn)淋水增加、甚至發(fā)生涌水。遇斷層前后，瓦斯涌出量往往明顯變化；認(rèn)真總結(jié)一個礦遇斷層臨近時的征兆，可以幫助總結(jié)礦井遇斷層的現(xiàn)象，并達到預(yù)測斷層的目的。巖層產(chǎn)狀發(fā)生變化，出現(xiàn)牽引現(xiàn)象；2.2.2巷道遇斷層時的處理開拓設(shè)計階段對斷層的處理井田或采區(qū)邊界的確定井田：大斷層作為邊界，如落差100m或50m，在兩側(cè)各留30-50m的煤柱，合為邊界，減少煤炭損失。采區(qū)：較大斷層作為邊界，如落差>20m。井筒位置的選擇：一般立井井筒要布置在傾角較大的斷層下盤，以距離斷層30-50m為宜；運輸大巷的布置：遇大斷層，可改向，但過斷層后應(yīng)盡快進入原設(shè)計層位。開采塊段的劃分：應(yīng)盡可能將較大斷層留在采面之間的煤柱中，如走向斷層劃入階段煤柱，傾向斷層作為采區(qū)邊界；巷道掘進階段對斷層的處理——應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件和生產(chǎn)對巷道的要求分別采用不同的方法平巷過斷層：可采用斜穿煤層頂、底板或順斷層面掘進；圖2.5平巷斜穿煤層頂、底板過斷層圖2.6平巷順斷層面掘進過斷層斜巷過斷層：可采用斜穿煤層頂、底板或順斷層面掘進；圖2.7斜巷過較大斷層2.8斜巷過較小斷層回采階段對斷層的處理：走向斷層的處理：當(dāng)斷層落差小于煤厚，挑頂、臥底而過；當(dāng)斷層落差大于煤厚或采高，可分采；傾向斷層的處理：當(dāng)斷層落差小于煤厚，挑頂、臥底而過；當(dāng)斷層落差大于煤厚或采高，重開切割眼回采；斜交斷層的處理：一般與處理傾向斷層的方法基本相同；2.9將較大斷層留在采面之間的煤柱中2.10采用合采與分采相結(jié)合的方式2.3斷層帶區(qū)域煤巖基本問題研究2.3.1斷層帶附近煤巖破壞狀況研究斷層是由于地層的運動、擠壓等形成的，是地層運動過程中能量的聚集和釋放的結(jié)果。地層中聚集的能量在釋放過程中，巖層要斷裂、擠壓、錯動、破碎等，并伴有大量裂隙的產(chǎn)生。因此，在斷層帶附近，形成斷層的破碎帶，如圖2.11所示。圖2.1l斷層破碎帶示意圖一般頂板巖層的強度大于煤層的強度，在同樣大小力的作用下，煤巖破碎后，煤的粉末多于頂板巖石的粉末，即煤的破碎程度比巖石的嚴(yán)重。在斷層的破碎帶內(nèi)，煤的破壞程度較巖層嚴(yán)重，塊度小。當(dāng)回采工作面通過斷層時，與保留巖頂相比，保留煤頂要困難得多。2.3.2綜采面過斷層時附近煤巖破斷研究圖2.12綜采工作面從上盤向下盤推進過正斷層綜采工作面過正斷層，以圖2.12點劃線的方向從上盤向下盤推進。當(dāng)工作面還在斷層的上盤，快通過斷層面時，斷層破碎帶弱變區(qū)A范圍內(nèi)的煤層由于破壞嚴(yán)重，而A區(qū)的煤沿斷層面的下滑力為．因而煤層保留不住，會發(fā)生片幫。工作面煤壁片幫后，端面空頂范圍增大，破碎的頂板巖層可能會發(fā)生冒頂，從而影響生產(chǎn)。當(dāng)工作面從上盤推進到下盤時，因支架不能直上直下。需割底板，留頂煤推進，而這部分頂煤處在斷層破碎帶弱變區(qū)B范圍內(nèi)，破壞嚴(yán)重，頂煤保留不住，端面就會發(fā)生冒頂。工作面過正斷層，從下盤向上盤推進時；工作面過逆斷層，從上盤向下盤推進和從下盤向上盤推進時。均存在與上述類似的不利情況，如圖2.13、圖2.14、圖2.15所示。圖2.13綜采工作面從下盤向上盤推進過正斷層圖2.14綜采工作面從上盤向下盤推進過逆斷層圖2.15綜采工作面從下盤向上盤推進過逆斷層2.3.3綜采工作面端面頂煤(板)冒落分析端面頂板冒落后，如不進行勾頂，而采取讓支架抬頭的工作方式來應(yīng)付端面冒頂，其結(jié)果不僅降低了支架的承載能力，而且會進一步惡化頂板。而由于平衡千斤頂伸出量的限制，過大的頂梁抬頭，又會造成大量支架平衡千斤頂和耳座的損壞。即使支架闖過冒頂區(qū)，支架頂梁上的頂板也已破碎和出現(xiàn)空洞，支架無法支住頂板，自身的穩(wěn)定性也很差，極易導(dǎo)致支架沿工作面傾斜方向傾倒，支架頂梁相互咬架，立柱與底座的銷軸拉斷等，從而使過斷層的時間延長，形成惡性循環(huán)。端面頂板冒空后．若采用勾頂和超前支護的方法。勢必造成工作面停產(chǎn)處理，致使生產(chǎn)效率降低?？幽镜炔牧舷脑黾?。因此，在綜采工作面過斷層時，必須消除斷層破碎帶內(nèi)弱變區(qū)的影響，盡量防止工作面端面冒頂?shù)陌l(fā)生和煤層片幫的產(chǎn)生。若已發(fā)生端面冒頂。必須立即組織人員勾頂。護好頂板，盡快通過斷層破碎帶。2.3.4綜采工作面快速過斷層消除弱變區(qū)技術(shù)為了安全、快速地通過斷層，就必須消除弱變區(qū)的影響。盡量減少端面冒頂?shù)陌l(fā)生。下面以正斷層，采面從上盤向下盤推進為例來說明。設(shè)斷層的落差為h，斷層面的傾角為α，如圖2.16所示。當(dāng)工作面由斷層的上盤向下盤推進，頂板處距斷層面L1。底板處距斷層面L2時，工作面頂板以r的仰角仰采，割頂板巖層，留底煤，使工作面推到斷層下盤時，其頂板與下盤煤層的頂板一致，此后工作面再俯采，恢復(fù)到沿煤層底板的正?；夭伞＿@樣就消除了斷層下盤弱變區(qū)的影響。圖2.16工作面由斷層的上盤向下盤推進其中：L1L2為過斷層消除弱變區(qū)的影響，針對不同的過斷層方式采取的技術(shù)措施見表2.1。表2.1過斷層消除弱變區(qū)技術(shù)注：h-的落差，m；α-層面傾角，°；．r-工作面在頂板方向的仰角或俯角，°；m-采高，m；L-頂板處開始仰斜或俯斜見煤點的位置，m。2.3.5現(xiàn)場工程應(yīng)用工程地質(zhì)概況2215綜采工作面位于城郊煤礦-495m水平，工作面北鄰八采區(qū)軌道巷和北翼膠帶巷保護煤柱，南為2214工作面(已采)；東為北翼膠帶巷保護煤柱，西為F16斷層保護煤柱。工作面設(shè)計開采煤層為二2煤層，平均厚度為2．8m，煤層傾角0～80，煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖與泥巖互層，平均厚度為l0m，直接底為細(xì)粒砂巖，平均厚度為7.9m。掘進2215工作面軌道順槽時在通尺380m處揭露一逆斷層，落差為4m，掘進2215工作面膠帶順槽時在通尺240m處揭露一逆斷層，落差為9m，經(jīng)地質(zhì)部門分析軌道順槽、膠帶順槽揭露的斷層為同一條逆斷層，命名為F2-14-05，該斷層落差5~9m，傾角為5~20°，走向斜穿整個工作面，走向影響約153m。其工作面如圖2-3-7所示。圖2.17工作面煤層平面圖現(xiàn)場過斷層技術(shù)F2-l4-05斷層為一大落差逆斷層，剖面如圖4所示。工作面采用直接推進通過，可以節(jié)省用于倒面掘進準(zhǔn)備巷道150m和支架回撤的準(zhǔn)備費用，同時緩解了礦井的產(chǎn)量任務(wù)壓力。但是，受該斷層的影響工作面必須托斷層面上盤三角煤，頂板極難控制．技術(shù)難度大，安全威脅大，同時在過斷層期間，工作面將進入斷層下盤的頂板巖石中。而上盤在斷層面附近將在底板巖石中，工作面破矸范圍大，對設(shè)備的磨損嚴(yán)重，為此必須采取有效措施進行處理。工作面傾向傾角的控制工作面過斷層時，斷層面附近斷層上盤支架有一段范圍內(nèi)要托煤頂開采，這段托煤頂范圍的傾角，要求在工作面支架和采煤機能夠適應(yīng)的情況下，盡量增大角度，以減少工作面托煤頂?shù)姆秶兔禾繐p失。為此。將工作面斷層影響段的傾角控制在20°左右，將工作面全巖的支架數(shù)控制在30架左右。為保證液壓支架、采煤機和輸送機能夠在20°傾角正常工作，特采取如下技術(shù)措施：在下出口的第一~三組排頭支架上安裝了支架的防倒和防滑裝置，保證了排頭支架在20°傾角下移架時不會傾倒和下滑。加強支架的檢修工作，特別是排頭支架的檢修，要杜絕因液壓支架密封不完好造成支架自降架發(fā)生倒架事故。移架時嚴(yán)格按照自上而下的順序，用單體液壓支柱配合，將移架后的支架調(diào)成有40°的迎山角度，以平衡頂板作用在支架上的下滑力。控制好工作面機頭超前機尾的距離。過斷層期間，合理組織生產(chǎn)，使機頭超前機尾14m左右，以平衡工作面輸送機的下滑力，防止輸送機下滑。工作面斷層影響段采用白上而下的斜切進刀方式。由于工作面下半部斷層范圍傾角大，還要挑斷層下盤頂板，采煤機上行斜切進刀時牽引部受力太大，落煤矸效果差，故采用了自上而下的斜切進刀方式，收到了較好的效果。過斷層段頂板支護措施由于斷層橫穿工作面，影響到工作面每個支架的支護狀態(tài)。稍有不慎，就可能造成頂板事故，為此制定了以下嚴(yán)密的過斷層措施。用化學(xué)法固結(jié)頂板——移架之前，把化學(xué)劑注入破碎頂板，使其固結(jié)。方法有兩種，一是粘結(jié)錨固錨桿，二是膠結(jié)劑固結(jié)頂板。嚴(yán)格控制采煤機的頂、底刀，將底板割平，嚴(yán)禁出現(xiàn)臺階，保證支架頂梁與頂板平整接觸和溜子的平滑。保證工作面“三直一平”，避免因工作面不平直而造成支架的擠架、咬架和倒架現(xiàn)象。合理控制采高，防止支架空頂；減少截深一使梁端距縮短，同時采煤機過后3m之內(nèi)及時移架。斷層帶附近頂板破碎，要求采煤機后滾筒割煤后，立即移架，并打H{護幫板，擠住煤壁，防止架前流碴冒頂。所有支架必須達到初撐力，確保斷層附近支架對頂板的有效支護。采用帶壓擦頂移架方式移架，防止支架擠咬和傾倒。經(jīng)過計算2215工作面強推硬過該逆斷層多回收原煤2.78萬t，按城郊煤礦平均煤價800元/t的話，直接經(jīng)濟效益達到2224萬元。另外省去了開掘改造巷(200m)、綜采設(shè)備回撤搬遷等費用，為城郊煤礦的生產(chǎn)接替節(jié)省了寶貴的時間，也為類似工作面過斷層安全生產(chǎn)提供了理論與實踐意義，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。2.4綜采工作面過斷層2.4.1斷層成因與綜采過斷層的關(guān)系當(dāng)巖層受力后，作用力超過巖層的強度，就產(chǎn)生斷裂。斷裂后，兩側(cè)巖層未發(fā)生顯著位移，稱為裂隙：若發(fā)生顯著位移則稱為斷層。在綜機采煤過程中，往往對斷層的斷距比較重視，但對產(chǎn)生斷層的地質(zhì)應(yīng)力、斷裂帶寬度及裂隙等注意不夠，缺乏從理論與實踐的結(jié)合上作進一步的分析。斷裂構(gòu)造的產(chǎn)生都是在一定的地質(zhì)應(yīng)力下形成的，不同的地質(zhì)應(yīng)力所產(chǎn)生的斷裂構(gòu)造性質(zhì)不同，對綜機過斷采煤產(chǎn)生的影響也不一樣。按照斷裂構(gòu)造的幾何形態(tài)分，有正斷層和逆斷層。正斷層一般受張應(yīng)力和剪應(yīng)力作用，斷層面傾角陡立，斷層上下兩盤無擠壓現(xiàn)象，產(chǎn)狀變化不大，張裂帶伸展不遠(yuǎn)，斷裂面兩側(cè)巖層比較穩(wěn)定，如果是單～的正斷層，綜機過斷采煤容易實現(xiàn)；逆斷層因受壓應(yīng)力作用，上下兩盤呈擠壓狀態(tài)，煤巖層都有較強烈的褶皺，派生有羽狀節(jié)理或“入”字分枝斷裂構(gòu)造，擠壓破碎帶伸展較遠(yuǎn)，特別是逆斷層中的逆掩斷層，斷層面傾角多在45°以下，擠壓破碎帶較寬，斷層兩側(cè)次生有一系列倒轉(zhuǎn)小褶曲，這種情況下綜機過斷采煤多數(shù)是不易實現(xiàn)的或者說難度很大。由于受較強地應(yīng)力的作用，在采煤過程中遇到的斷層，往往是成組出現(xiàn)的，形成各種組合形式，在相當(dāng)一段距離內(nèi)破壞了煤巖層的完整性，形成組合較寬的破碎帶，在這種情況下，綜機過斷采煤也很難實現(xiàn)。但如果是相距較遠(yuǎn)的正斷層組合，一個工作面不同時期過幾條斷層，只要采取相應(yīng)措施，仍可達到安全采煤之目的。2.4.2綜采過斷層的影響因素裂隙水對綜采過斷層的影響工作面過斷采煤所遇到的水多是斷層裂隙水。它是由于斷裂構(gòu)造破壞了巖體原有的連續(xù)性和堅固性，使巖體擁有大小不一、性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)面，巖體中所有裂隙、結(jié)構(gòu)面都為地下水的儲存、運行及排泄創(chuàng)造了有利條件。部分地下水通過裂隙結(jié)構(gòu)面滲入工作面頂板，使頂板在構(gòu)造破碎部位，在地下水的作用下泥化。這是因為大同侏羅紀(jì)煤系頂板大部分為泥質(zhì)礦物膠結(jié)的礫巖及厚層狀整體砂巖、粉砂巖，膠結(jié)物中含有大量的高嶺石、伊梨石、黃鐵礦等礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)水解性較強，一旦遇水很快風(fēng)化溶解。因此，有地下水從斷裂結(jié)構(gòu)面滲出，往往使巖體中的弱結(jié)構(gòu)面泥化而降低強度，減弱滑動面的摩擦力，使斷裂構(gòu)造區(qū)域的頂板難以管理。因此綜采過斷采煤之前必須查清裂隙水的水力聯(lián)系、斷層組合關(guān)系、滲透特性及斷裂面兩側(cè)巖層泥化程度。如果裂隙水有滲透壓力，采煤前還要采取防水或疏導(dǎo)措旌。一般情況下，綜采過斷遇到裂隙水的地區(qū)，多數(shù)采用鋪頂網(wǎng)或事先預(yù)注漿固化頂板和封堵水源的措施，實現(xiàn)安全采煤。斷裂帶寬度對綜采的影響斷裂帶的寬窄往往受地質(zhì)應(yīng)力和巖石機理結(jié)構(gòu)的影響。由于作用在巖層上的應(yīng)力狀態(tài)、大小、時間長短和巖石機理的不同，巖層斷裂變形所形成的斷裂帶寬度也不相等。綜采過斷采煤要求斷裂帶寬度應(yīng)不超過支架前探梁長度的1/2，如超過1/2，液壓支架前探梁將大部分或全部進入斷裂帶，斷裂帶破碎巖石的荷重加給前探梁的壓力有可能超過其承載能力，使其卸載，造成項板冒落。斷裂面兩側(cè)頂板巖石如果是膠結(jié)良好的堅硬穩(wěn)定的巖層，即使斷裂帶寬些，經(jīng)過支架卸載、移架、支撐等反復(fù)作用，也不易破碎，綜機過斷采煤仍然是可行的。斷層走向與工作面的交角對綜采的影響斷層走向與工作面的交角越大越好，這可使斷裂構(gòu)造破碎帶在工作面的揭露面最小。斷層走向與工作面平行或交角很小時，必須將工作面調(diào)斜，使工作面煤壁與斷層線保持～定角度。夾角越大，交叉面積越小，越容易維護，但通過斷層的時間則相對延長。根據(jù)實踐經(jīng)驗，夾角一般宜在25°以上。若夾角為30°，工作面每推進1m，斷層暴露范圍不超過1.6m，頂板較易維護。根據(jù)實踐經(jīng)驗，斷裂帶伸展不遠(yuǎn)，無裂隙水滲出，斷裂面兩側(cè)巖層完整穩(wěn)定，工作面與斷層走向調(diào)成10°以上也能實現(xiàn)安全采煤，反之必須調(diào)成25°以上。在調(diào)斜工作面的過程中，會出現(xiàn)液壓支架、工作面運輸機向端頭串動的問題。調(diào)斜距離越大串動越嚴(yán)重，因串動出現(xiàn)的無支護空間也越大，使過斷采煤的不安全因素增加。因此在調(diào)斜工作面時，要根據(jù)液壓支架、工作面運輸機向端頭串動的情況，及時調(diào)整或采取其它措施，盡量減少無支護空間，防止頂板冒漏。2.4.3綜采工作面過斷層方法綜述直接割煤過斷層當(dāng)斷層落差較小，上下兩盤接觸處之間的煤層的厚度大于或等于液壓支架的下限通過高度，綜采工作面可采取留頂煤或留底煤的方式降低液壓支架采高通過。采煤機每刀留頂煤或留底煤的厚度：為100～150mm，過斷層后逐步見頂見底開采，并逐步恢復(fù)至原采高。這種方法能夠很好地控制斷層區(qū)的頂板，并降低設(shè)備的損壞率。液壓支架的下限通過高度可由下式?jīng)Q定：H=h1+h2+a(2.3)式中：h1——液壓支架下限高度，m；h2——頂板最大下沉量，m；a——保證支架下限工作高度的富余伸縮量，一般取0.2m。采煤機強行截割圍巖法過斷層當(dāng)斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度小于液壓支架下限通過高度，且工作面頂?shù)装鍑鷰r比較松軟時，采取挑頂或臥底使煤機截割圍巖強行通過斷層，要求過斷層時工作面的采高大于設(shè)備允許的最小割煤高度，同時每刀挑頂或臥底量不得超過150mm，不留明顯臺階。這種方案能夠保證回采工作面推進速度，緩解工作面接續(xù)緊張的局面，減少巷道掘進量，不必進行系統(tǒng)改造，并且在過斷層期間仍可以回收一大部分煤炭資源，但增大了設(shè)備損壞率，增加了檢修工作量。放松動炮挑頂起底法過斷層當(dāng)斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度小于設(shè)備允許的最小割煤高度時，且工作面頂?shù)装鍑鷰r堅硬，煤機截割困難時，采取放松動炮挑頂起底方法保證煤機通過。這種方法能夠降低設(shè)備的損壞率，且不留斷層煤柱，提高了回采率，但增加放炮工藝后，工作面安全管理程序復(fù)雜，頂板控制困難。采用預(yù)掘巷的方法過斷層工作面遇大斷層時，煤層變薄或為全巖，設(shè)備難以通過，斷層在工作面傾向延伸距離較短且在走向方向延伸較長時，將斷層處巖石先掘出，再進行可靠支護，將過斷層變?yōu)檫^空巷。此工序增加了對預(yù)掘巷頂板的控制工序和掘進工序。沿斷層走向重開新切眼過斷層斷層落差過大時，可以沿斷層走向重開新切眼，布置新的運輸設(shè)備，縮短工作面運輸機，工作面搬到新切眼后繼續(xù)向前推采。這種方法能夠減少斷層對工作面回采的影響，保護設(shè)備，但影響工作面的接續(xù)，需另開掘一條切眼，搬家、撤面和重新安裝工作面成本較高。采用注漿加固頂板技術(shù)過斷層在工作面揭露斷層前，沿斷層的層理面在工作面注漿，穩(wěn)定斷層層理面和人為制造再生頂板。2.4.4掏心法和重開新切眼過斷層研究平推硬過“掏心法”(以斜交正斷層為例)。如圖2.18所示：圖2.18掏心法過斷層一般強推硬過法在斷層面附近都是上盤破頂板巖石，留底板三角煤；下盤留頂板三角煤，破底板巖石。如果頂板巖石堅硬，在壁采工作面需用風(fēng)鉆打眼放炮處理，難度大，速度慢。同時在下盤留的三角煤過多，最易造成漏頂冒頂事故，嚴(yán)重影響頂板管理和安全生產(chǎn)。在吸取教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，探索出了“掏心法”，就是先采用掘進探巷破一部分上盤的堅硬頂板，采用錨網(wǎng)加單體液壓支柱混合支護方式(單體液壓支柱由回采進入后從液壓泵站敷設(shè)管路補打)．并在上盤的頂板預(yù)留一排炮眼作為工作面到位后破頂板備用。同時．也可通過探巷提前探明斷層情況，為過斷層提供依據(jù)。應(yīng)注意的事項：由于探巷位于斷層帶內(nèi)．掘進期間要采用小進尺多循環(huán)、放小炮等措施，控制好頂板和煤幫的支護質(zhì)量。過探巷相當(dāng)于工作面過老硐子，所以在超前壓力趕到之前．必須用單體液壓支柱加強對探巷的支護，并加強日常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。此法成敗的關(guān)鍵是探巷的層位及走向控制。以如圖所示的情況下，探巷的右肩窩要托住斷層下盤的頂板0.6m左右，探巷的走向隨斷層的走向變化及時調(diào)整為宜。探巷斷面以直角梯形或梯形較好，規(guī)格為：頂寬×高=2.4m×2.0m為宜．探巷長度視斷層的落差變化而定。此法如使用得當(dāng)可減少同采期間的破矸量，減少下盤的頂煤量，提高煤質(zhì)，加快過斷層速度，有利于頂板管理和安全生產(chǎn)。跳切眼法可分為“整體跳”、“局部跳”和“旋轉(zhuǎn)跳”整體跳：一般針對傾向斷層．落差較大，掘進中在兩巷對斷層進行了揭露，斷層的產(chǎn)狀比較清楚，跳切眼丟失煤量不是很大的情況下適用。如圖2.19所示：圖2.19整體跳過斷層工作面準(zhǔn)備期間揭露斷層后，接著在斷層外靠斷層附近重新布置一條新切眼(也可生產(chǎn)期間補打)。當(dāng)工作面推至斷層里段預(yù)定位置后，將工作面整體搬家到新切眼。局部跳：一般針對斜交斷層，落差較大，難以強推硬過。同時．又為了盡量多地回收煤炭資源。如圖2.20所示：圖2.20局部跳過斷層提前利用掘進力量將斷層外段的刀把切眼（1）（2）準(zhǔn)備好。同時，提前將中間巷掘到斷層里段的預(yù)定停采位置A。當(dāng)斷層里段的工作面推至預(yù)定位置后．先將工作面縮短一半左右，一半工作面(2)小接續(xù)完后繼續(xù)推進，另一半工作面(1)撤至斷層外段切眼(1)。同時，中間巷和切眼(1)作為工作面(2)的進(回)風(fēng)巷。當(dāng)工作面(2)推到預(yù)定位置后，切眼(1)開始生產(chǎn)。同時，撤工作面(2)的設(shè)備到切眼(2)進行安裝。切眼(1)和切眼(2)推平對接形成整面進入正規(guī)循環(huán)，完成“局部跳”，此法的主要優(yōu)點是能盡量多地回收煤炭資源。最大限度地減少對產(chǎn)量的影響。缺點是工序復(fù)雜，需要進行嚴(yán)密組織。同時，需要增加兩部臨時運輸機。適用于工作面傾角不大，里工作面運輸巷一側(cè)后側(cè)向的情況。工作面傾角大約10度時，會給安裝、撤除和調(diào)架帶來圈套困難，一般不采用，有時為了簡化工藝．也可里切眼整體停采，新切眼同時安裝的辦法。六盤水地區(qū)的羊場、朱家寨和貴陽地區(qū)的三利、大橋溝、銀山礦均不同形式采用此法．收到了較好的效果。旋轉(zhuǎn)跳：是為了盡可能多地回收煤炭資源，簡化“局部跳”帶來的工藝復(fù)雜和資源損失。一般針對與工作面夾角較小的斜交斷層，如圖2.21所示。圖2.21旋轉(zhuǎn)跳過斷層當(dāng)工作面一端推至斷層附近預(yù)定位置時可通過工作面調(diào)采的方式來回收一部分三角煤。轉(zhuǎn)采一側(cè)若是運輸巷．可以采取人工過轉(zhuǎn)載機尾或加長工作面運輸機來解決運輸系統(tǒng)搭茬問題，工作面增長段的支護可用單位液壓支柱配用長Ⅱ型鋼粱對棚邁步交替支護來解決。轉(zhuǎn)采一側(cè)若是材料巷．就只需加長運輸來解決工作面的加長問題，支護方式一樣。同時．在斷層外邊重開切跟，切眼的布置方式如圖2-4-4所示沿斷層方向．切眼長度與正規(guī)長度一樣，只是與運輸巷或材料巷的聯(lián)絡(luò)巷應(yīng)打成圓弧形，以便于工作面的調(diào)采。這樣相當(dāng)于多采了兩塊三角煤。應(yīng)注意：調(diào)采的幅度應(yīng)預(yù)先設(shè)計好，措施要得力，管理要跟上。工作面加長段的頂板管理要十分重視，控制好采高，底軟要穿鞋等。跳過斷層后．如果調(diào)采側(cè)在運輸巷，需增加一步聯(lián)絡(luò)巷的轉(zhuǎn)載運輸機。2.4.5綜采工作面過斷層防冒頂措施帶壓擦頂移架斷層帶頂板破碎，移架時讓支架仍保持一定的工作阻力，使頂梁貼著頂板前移，減少由于移架而造成的頂板破壞。由于支架頂梁與頂板間有摩擦力的存在，千斤頂需要有較高的拉架力，而千斤頂能拉動支架，也會造成液壓支架支柱的損壞，應(yīng)在實踐中摸索出合適的移架壓力。挑順山梁采煤機割煤后，如果新暴露出來的頂板在短時間內(nèi)不會冒落，而在支架卸載前移時才有可能冒落，即可采用挑順山梁的方法。移架時先移頂板較完整處的支架，移架時的前梁上，沿平等工作面方向放置1~2根3~4m長的木梁(也可使用費舊軌道、鐵管等)，以便挑住附近不完整的頂板，然后再移頂板破碎處的支架。架走向棚當(dāng)工作面頂板隨采隨冒落，冒落面積又比較大時，可以在相鄰支架間超前架設(shè)一梁二柱或一梁三柱的走向棚，在走向棚下面再架設(shè)I～2架臨時順山抬棚，順山棚梁同時托住三架走向棚梁，然后先移一架支架，支架頂梁挑住順山棚梁，這時，可將走向棚及順山棚的支柱撤出，相鄰支架在順山梁和走向梁的保護下前移。(如圖2.22)圖2.22架走向棚圖加架走向梁在煤壁靠頂板處挖一梁窩，將走向梁的一頭架在煤壁子上，另一頭架在支架的頂梁上。如果煤壁容易片幫，煤壁上不易或不能挖梁窩，這時可靠近煤壁側(cè)打臨時貼幫支柱。鋪網(wǎng)及時鋪網(wǎng)是解決采煤工作面局部漏冒頂?shù)姆椒ㄖ?，常用的有鋪設(shè)金屬網(wǎng)、雙抗網(wǎng)、竹笆等。打超前錨桿方法作為臨時支護，防止頂煤冒落；綜合法在現(xiàn)場實踐中，過斷層時不一定采用一種方法，有可能幾種方法同時使用，這要根據(jù)現(xiàn)場實際決定。2.4.6綜采工作面過斷層防片幫新技術(shù)工作面防片幫護網(wǎng)在打眼過程中的應(yīng)用。濟寧二號煤礦由于斷層區(qū)影響范圍都在6個架子以上，放松動炮過斷層時打眼數(shù)量很多，而且斷層區(qū)及周圍頂板破碎、片幫嚴(yán)重，職工在面前打眼、裝藥等作業(yè)過程安全隱患較大，且打眼放炮是長期頻繁施工的工作，而用單體配合半圓木作臨時護幫護頂?shù)墓ば虮容^復(fù)雜且支護效果不能完全滿足現(xiàn)場需要。通過現(xiàn)場對比與試驗，該礦設(shè)計加工了防片幫護網(wǎng)來護幫護頂。該護網(wǎng)的特點為：①護網(wǎng)規(guī)格長×寬=l0m×4m，能夠滿足全斷面護幫需要，網(wǎng)格尺寸為0.1m×0.1m，片幫時能夠?qū)⒋髩K矸石與人員隔離；②質(zhì)地相對于經(jīng)緯金屬網(wǎng)較軟，便于折疊存放、支設(shè)；③護網(wǎng)為柔性支護，支護效果好且支護強度符合要求；④護網(wǎng)的網(wǎng)孔也滿足打眼作業(yè)的施工要求。在進入面前作業(yè)前，首先用兩根槽鋼加工件沿工作面走向安裝在支架前梁上作為護網(wǎng)的生根點，將護網(wǎng)生根于槽鋼加工件并鋪至底板，然后再用支架頂梁頂緊直立的半圓木將護網(wǎng)固定于幫上，從而實現(xiàn)了確保作業(yè)安全的目的。該護網(wǎng)在工作面打眼裝藥作業(yè)中的應(yīng)用，在保證支護強度的前提下．便于安裝、拆除和收存等，降低了職工的勞動強度和危險程度，并可以循環(huán)使用，同時這種支護方式也可以推廣到采煤工作面其他的作業(yè)的支護中去，尤其是作業(yè)空間小、臨時支護施工困難的工作中去。3工作面過斷層技術(shù)實踐效果評價及分析3.1放松動炮挑頂起底法過斷層的實踐效果評價及分析3.1.1放松動炮挑頂起底法過斷層的原理采對于大斷層采取爆破松動巖石，采煤機切割松動巖石，直接推過斷層面，可以有效地保證工作面順利通過斷層。3.1.2放松動炮挑頂起底法過斷層的實踐井田工作面概況兗礦集團鮑店煤礦2312工作面位于鮑店煤礦二采區(qū)，所采煤層為山西組3層煤，厚度8.35～9.24m，一般8.71m，硬度f=3.1～3.9。頂?shù)装迩闆r：煤層老底由灰～灰白色中、細(xì)砂巖、粉砂巖組成，主要成分為石英、長石，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，致密堅硬，f=6～10，厚度為14.01～24.24／17.71m，中間加有薄層粉砂巖。直接底為深灰色粉砂巖，主要成分為石英、長石，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙較為發(fā)育，呈水平層理及緩波狀層理，厚度為0.95～1.68/1.21m，f=4～6，局部為泥巖。斷層情況：據(jù)工作面掘進施工揭露及原有地質(zhì)資料分析，工作面共發(fā)現(xiàn)斷層7條，F(xiàn)12斷層落差最大，達到8m，并在軌道巷揭露，估計將延走向延長85m。為保證工作面順利通過，礦安排巷修工區(qū)參與巖石爆破工作。對工作面內(nèi)出現(xiàn)的巖石實施松動爆破，然后用采煤機割碎矸通過。爆破設(shè)計要求保證工作面支架和相關(guān)設(shè)備的安全。松動爆破不能損壞溜槽、電纜槽、支架操作手柄、液壓管路。爆破的巖石原則上不超過溜槽，最遠(yuǎn)到電纜槽邊。擇合理的爆破參數(shù)，針對不同巖性、不同厚度的巖石，以不同合理的裝藥量，起到最好的效果。3.1.3現(xiàn)場應(yīng)用效果經(jīng)過現(xiàn)場精心組織，基本實現(xiàn)兩班打眼爆破，兩班生產(chǎn)的正規(guī)循環(huán)，但裝藥量有時根據(jù)巖性、巖石厚度、炮泥封堵質(zhì)量等影響，調(diào)整不及時會出現(xiàn)巖石拋出距離遠(yuǎn)，對電纜槽有沖擊，或爆破效果不好，巖石裂塊大，對煤機有影響。現(xiàn)場根據(jù)巖石性質(zhì)及時調(diào)整炮眼問排距、裝藥量，減少裝藥量和鉆孔數(shù)，以最經(jīng)濟、最有效的爆破效果保證采煤工作面順利通過。經(jīng)過32天工作面順利通過該斷層。3.1.4結(jié)果分析由實踐效果分析可知爆破技術(shù)在采煤工作面過大斷層中的應(yīng)用產(chǎn)生了好很大的紅濟和社會效益。經(jīng)濟效益使用爆破松動巖石法推過斷層，比重新打切眼安設(shè)新工作面，既多回收煤炭資源，又節(jié)省施工切眼、安裝工作面的巨大費用和時間。經(jīng)濟效益對比：過斷層費用一炸藥雷管等爆破費用+打鉆費用+煤機增加切割頭費用=12(萬元)；重新施工切眼和安裝費185萬元；可節(jié)約費用：185-12=173(萬元)。社會效益以前遇到大斷層基本上為重開切眼，此次使用爆破技術(shù)順利通過斷層，為采煤工藝改革提供了新的技術(shù)支持。爆破技術(shù)在采煤工作面過大斷層得到實踐應(yīng)用，說明使用爆破法過大斷層是可行的。根據(jù)巖石性質(zhì)、采煤工藝和爆破環(huán)境合理優(yōu)化爆破各參數(shù)，使之達到理想效果，是爆破施工的關(guān)鍵技術(shù)。3.2斷層預(yù)掘巷技術(shù)過斷層的實踐效果評價及分析3.2.1斷層預(yù)掘巷技術(shù)過斷層的原理關(guān)鍵層“砌體梁”結(jié)構(gòu)的存在如圖3.1所示，當(dāng)工作面采至靠近斷層預(yù)掘巷時，關(guān)鍵層(即基本頂)產(chǎn)生破斷，破斷后的關(guān)鍵塊體B將產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，與相鄰的塊體A，塊體C鉸接形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)，保證了預(yù)掘巷頂板的相對穩(wěn)定．這是斷層預(yù)掘巷技術(shù)實施的基礎(chǔ)條件．圖3.1斷層預(yù)掘巷關(guān)鍵層“砌體粱”結(jié)構(gòu)斷層落差范圍根據(jù)翟鎮(zhèn)礦實際條件和經(jīng)驗。在處理斷層時，一般巷道寬度L不超過6m，巷道起坡或下坡時，起坡角≤20°，則最大斷層落差H=L×sin20°=6×sin20°=2．05m，如圖3.2a所示．設(shè)煤層平均厚度為m，工作面最大采高為m1，最小采高為m2。．回采時工作面向斷層另一盤抬高(或降低)，同時工作面采高由m1，降為m2，如圖3.2b所示．則過斷層時允許的最大落差為：H=Lsina+m1—m2．顯然，煤層厚度與最小采高的差值越大，斷層適用范圍越大．圖3.2工作面過斷層示意圖按翟鎮(zhèn)煤礦高檔普采面最小采高m2為1.4m左右(采高為2～2.4m時)計，則H=0.65+m；因此當(dāng)實際的斷層落差大于H時，必須采用另開切眼進行工作面搬家的方式通過斷層；當(dāng)實際的斷層落差不大于H時，可采用斷層預(yù)掘巷的方式快速通過斷層．?dāng)鄬宇A(yù)掘巷布置方式當(dāng)斷層落差小于H值時，在斷層內(nèi)預(yù)掘巷道，實現(xiàn)工作面無矸石快速通過．其布置方式如圖3.3所示．為有效控制斷層破碎區(qū)，預(yù)掘巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護。圖3.3斷層預(yù)掘巷布置示意圖斷層預(yù)掘巷采用錨網(wǎng)支護3.2.2斷層預(yù)掘巷技術(shù)過斷層的實踐礦井工作面概況新汶翟鎮(zhèn)礦3206E工作面標(biāo)高為-243.7～-282．1m，埋深平均400m．煤層厚度為1.8～2.4m，平均2.1m，煤層傾角1～11°，平均8°；直接頂為粉砂巖，平均厚3m，屬2類頂板；基本頂為中細(xì)砂巖，平均厚20m，屬I級頂板I直接底為泥巖，平均厚0．5m，老底為中細(xì)砂巖，平均厚12m．工作面走向長度為723m，傾斜長148～152m，平均150m，煤層較穩(wěn)定．該工作面準(zhǔn)備時，揭露1.0m以上的斷層共有17條，對工作面的影響比較大．?dāng)鄬宇A(yù)掘巷的礦壓特點根據(jù)3206E工作面礦壓實測數(shù)據(jù)的分析，工作面平巷超前支承壓力分布如圖3.4所示．圖3.43206E工作面平巷超前支承壓力分布由圖3.4可知，斷層預(yù)掘巷礦壓特點為：工作面前方移動支承壓力的影響范圍為40m．當(dāng)斷層預(yù)掘巷處于支承壓力影響范圍之外時，巷道壓力不大，根據(jù)觀測結(jié)果，采用錨網(wǎng)支護即可；當(dāng)斷層預(yù)掘巷進人工作面動壓影響范圍之內(nèi)。巷道圍巖應(yīng)力逐漸增加，最終達到峰值，應(yīng)力集力系數(shù)為1.6左右，因此設(shè)計支護參數(shù)時可考慮用錨索加強支護；當(dāng)工作面接近并即將割透斷層時，工作面基本頂斷裂回轉(zhuǎn)直接作用于斷層預(yù)掘巷，伴隨斷層預(yù)掘巷一側(cè)煤幫被采而形成斷面形狀的劇變，此時還需采用臨時加強支護來阻止圍巖進一步變形并防止圍巖垮落．3.2.3現(xiàn)場應(yīng)用效果為監(jiān)測預(yù)掘巷的頂?shù)装遄冃魏拖飵妥冃?，在斷層預(yù)掘巷中布置了10個測站．實測數(shù)據(jù)分析表明，兩幫測點最大變形量為902mm，巷道靠工作面?zhèn)鹊南飵妥冃屋^明顯(如圖3.5所示)，其變形量約占整個巷道變形量的三分之二，錨桿支護狀況良好，變形以整體移動為主．?dāng)鄬宇A(yù)掘巷不受采動影響時支護效果如3.6左圖所示，斷層預(yù)掘巷受采動影響時的支護效果如3.6右圖所示．此外，頂?shù)装遄冃我缘坠臑橹?，最大底鼓量?11mm，底鼓情況與巷道內(nèi)軟巖厚度有很大關(guān)系，軟巖厚的區(qū)域底鼓量大．圖3.5斷層預(yù)掘巷圍巖表面位移圖3.6斷層預(yù)掘巷斷層預(yù)掘巷矸石處理預(yù)掘巷的有利之處是將斷層中的矸石提前掘出，降低了工作面過斷層時煤的含矸率，加快了工作面過斷層時的推進速度．但掘出的矸石若自工作面平巷運出，一方面，造成了人力與物力的浪費；另一方面，將矸石運出地面，增加矸石的地面排放量，既占用大量的耕地，又污染環(huán)境．為此，將掘出的矸石，用編織袋封裝后，運至工作面運輸平巷下幫專門掘出的貯矸硐室中進行處理．3.2.4結(jié)果分析基于老頂關(guān)鍵層“砌體梁”結(jié)構(gòu)，在落差一定范圍內(nèi)的斷層中，可采用預(yù)掘巷技術(shù)實現(xiàn)工作面無矸石快速通過．理論與實踐表明，采用錨網(wǎng)帶索聯(lián)合支護的方式，可有效維護預(yù)掘巷破碎頂板的穩(wěn)定，確保工作面安全過斷層．在工作面運輸平巷煤壁中，預(yù)掘貯矸硐室，實現(xiàn)煤與矸石置換，既提高了煤炭回收率，又減少了矸石的地面排放量．3.3采用加固技術(shù)過工作面斷層破碎帶的實踐效果評價及分析3.3.1工作面采用加固技術(shù)過斷層原理采用注漿的方式穩(wěn)定斷層層理面和人為制造再生頂板。在工作面揭露斷層前，沿斷層的層理面在工作面注漿。注漿可選用多種化學(xué)漿液，下面以馬麗散應(yīng)用實例說明。注馬麗散加固機理：馬麗散是由兩種成分組成的聚亞膠脂產(chǎn)品，具有高度粘合力和很好的機械性能，通過高壓注射泵注射入巖層馬麗散后，低粘度混合物保持液體狀態(tài)幾秒鐘，滲透細(xì)小的裂縫，孔深3.0m慢延孔以上2.8m以下4.2m，在21m2范圍內(nèi)發(fā)生膨脹和粘結(jié)，有效地加固圍巖松動圈，粘結(jié)破碎的偽頂，使之成為整體，提高了圍巖的整體承載能力，從而控制了頂板的垮落。施工中應(yīng)注意的問題：根據(jù)地質(zhì)預(yù)報確定異常帶的位置，提前加固，既保證施工安全，又能節(jié)約漿液消耗。每一循環(huán)注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)掘進后煤巖的破碎情況及時調(diào)整，注漿壓力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖的性質(zhì)決定。3.3.2工作面采用加固技術(shù)過斷層實踐井田工作面概況張新煤礦主采煤層3#、2#層煤，3#平均煤厚為2.2m，2#平均煤厚1.6m，煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，普氏系數(shù)f=1.2~0.8之間，地質(zhì)條件復(fù)雜斷層多。工作面回采使用綜合機械化工藝。試驗采煤工作面位于張新礦西三采區(qū)右一路，其下順槽為實體巷道，上順槽為沿空留巷，工作面走向長300m，傾斜長160m，煤層傾角12°~14°，平均采深668m，平均煤厚1.6m。采用MGl50/375-W采煤機，SGW-630/220整鑄刮板輸送機，使用DZ-1.8型單體柱。2006年9月中旬，188工作面上下順槽向外采至220m處。工作面110#~180#暴露出斷層落差在0.5-0.8m的斜交易額正斷層，斷層傾角60°~70°，與工作面夾角2°~3°，有1.2rn的斷層帶，而且頂板破碎，由于受斷層影響，煤體頂板破碎，冒落高度3.6m，長32m，整體性差，雖然采用了打超前型鋼梁，做人工假頂，縮小循環(huán)進度等方法，但仍難以控制工作面的片幫冒頂，每次人工接頂，安全威脅很大。為了有效控制幫頂大面積跨落，決定采用注馬麗散樹脂支護技術(shù)，對采煤工作面頂板進行超前粘結(jié)加固。注馬麗散樹脂支護技術(shù)的施工工藝注馬麗散樹脂施工工藝：打眼→埋設(shè)注漿管→安裝封口器→用高壓膠管連接注射槍和注漿泵→將兩根吸管分別插入裝有馬麗散樹脂和催化劑的桶內(nèi)→開泵注漿葉沖洗機具→停泵→拆卸注射槍。每孔注漿量根據(jù)注漿壓力確定，施工時必須嚴(yán)格控制注漿壓力，當(dāng)注漿壓力達到6—8MPa或出現(xiàn)大面積漏漿(漏漿量=泵的注入量)時，即可換孔注漿或停止注漿。注漿順序：由下而上順序進行。本次加固頂板32m，共14個孔，施工中收集的注漿數(shù)據(jù)見表3.1。表3.1注漿數(shù)據(jù)表施工中，出現(xiàn)的問題與采取的措施一是漿液從鉆孔和封口器之間、或迎頭煤巖體裂隙中滲透、冒出。二是用水沖洗機具不徹底造成堵管。采取的措施：根據(jù)煤巖體裂隙發(fā)育情況，合理地確定封口器埋設(shè)的深度。埋設(shè)前將封口器位置注孔內(nèi)的煤粉塊清理干凈，保證封口器膨脹后與孔壁結(jié)合緊密。對煤巖滲透出的少量漿液采用棉紗封堵，若冒出漿液過大則要重新布孔重新注漿，確保注漿效果。注完后要用機油對所有的管路進行清洗一遍，確保管路無殘留漿液凝固。3.3.3現(xiàn)場應(yīng)用效果未注馬麗散前，該斷層面的頂板是破碎的煤巖體，掉頂嚴(yán)重，人工接頂安全威脅大，注馬麗散后，頂板狀態(tài)良好，給支護提供了時間和空間，未發(fā)生冒頂現(xiàn)象，保證了作業(yè)安全可靠性。未注馬麗散前，由于掉頂嚴(yán)重，每天進度不到一個循環(huán)，注馬麗散結(jié)束2h后，開始割煤，日推進度5刀達到3．0m，保證了工作面的正?？焖偻七M。使用馬麗散68桶，直接費用7.0萬元，人工費0.28萬元，材料費0.32萬元，共計費用7.6萬元。施工(打眼6h，注馬麗散7h，施工影響2h，共計16h)2個小班后工作面走向了正規(guī)循環(huán)作業(yè)，每班割煤5刀，生產(chǎn)原煤123t；與過斷層、破碎帶相比，每班影響4h，而且及不安全，不能正規(guī)循環(huán)作業(yè)，每天只能割煤一刀，連續(xù)5d沒正常生產(chǎn)，影響產(chǎn)量，采用注馬麗散加固支護后，不但節(jié)省了時間，又提高了安全度。日產(chǎn)與過斷層期間相比提高產(chǎn)量1000t,經(jīng)濟效益和社會效益顯著。3.3.4結(jié)果分析應(yīng)用馬麗散樹脂，是一種新的化學(xué)加固材料。應(yīng)用該材料的加固技術(shù)，能及時地改變了圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高了巖體的整體強度，提高了施工安全可靠性，從而提高了割煤速度，保證了工作面的正規(guī)循環(huán)率；值得煤礦采煤工作面在過斷層過異常區(qū)應(yīng)用。另外，在煤炭生產(chǎn)的其它環(huán)節(jié)，如：采煤面的片幫、冒頂?shù)葒?yán)重破碎頂板的類似情況，也可應(yīng)用該技術(shù)進行治理。因此注馬麗散樹脂加固技術(shù)是煤礦井下生產(chǎn)大力推廣的一項實用技術(shù)，不但是保證了安全，節(jié)省了時間，提高