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[摘 要]大宝顶21152工作面所遇到的F1斜交阶梯式正断层：影响范围沿工作面走向185米，倾向35米；故此导致回采过程中，控顶护帮难度加大，安全隐患增加，技术人员通过对断层影响范围、下端头、工作面以及上端头的影响进行分析实践，顺利实现安全回采。
[关键词]斜交正断层、阶梯状、影响范围大 控顶护帮
中图分类号：S315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0137-02
1 概述
过断层是煤矿开采的一大难题，安全技术难度极大，在过断层时，常常会遇到冒顶、片帮，导致压架、跨架，影响工作面的推进；以往开采经验是采用跳过，导致资源浪费、中断开采。我们本次针对大宝顶21152工作面所遇到的F1正断层进行研究，F1属于一斜交大断层、阶梯式正断层，工作面揭露的断层，其断距有0.4米、0.8米、2.5米和3.7米几种情况：影响范围沿工作面走向185米，倾向35米；故此导致控顶护帮难度加大
2 过斜交大断层理念及开采分析
2.1 过断层核心理念
通过多方面的研究分析结合大宝顶各采煤工作面过断层经验，本次过斜交大断层我们通过对煤层覆存条件、断层影响范围、围岩情况、对开采层煤岩有危害的各个方面全面分析提出了在尽量保证煤岩层自身稳定的情况下改进作业工序，利用已有的机械设备合理开采资源并快速安全過该斜交大断层的主要思考方向。
2.2 影响开采因素分析
2.2.1 断层分布及影响范围
地测部门根据21152两巷在掘进过程中遇到的断层推断，21152综放工作面在开采过程中将于运输巷385m处揭露F1正断层。该断层从运输巷反应的情况来看成阶梯形式分布，断距分别为0.4m，0.8m，2.5m，共3.7m。该断层走向220°，倾向310°，倾角80°，与工作面回采推进方向斜交（详细见21152工作面采掘工程平面图），从运输巷一直延伸至回风巷，在回风巷565m位置揭露完毕，共影响走向长度达180m。
2.2.2 合理分析断层对工作面影响
2.2.2.1 断层对下端头回采影响
从工作面运输巷385m处揭露的断层性质来看，该断层将会导致开采煤层底板抬高（见图1），对于下端头及运输巷的管理将会造成很大的困难。一是断层对煤岩的破坏会导致下出口的顶板维护困难，极易出现顶板掉漏片帮造成采高增高，支架不易站稳出现倒架、姿态不正，不利于工作面安全管理还增加了各种处理支架移架的复杂工序。二是若采用传统的破底硬过该段，会在工序上增加了打眼、放炮两道工序，极大的降低了推进速率，使断层处煤岩受矿压影响增大，而且下端头人员进入机道作业安全也必须列入重点考虑。三是从开采的煤层情况来看，工作面采高为2.4m，但是15煤层中间为大约200mm夹矸，中间煤层不稳定，在受其它作用力下极易自然掉落，若破底开采后对顶板管理存在很大隐患，必须要打设支护加固顶板。
2.2.2.2 断层对工作面回采影响
该断层与工作面推进方向斜交，影响回采长度达180m左右，由于该断层成阶梯状特殊的分布，我们推测该断层对这180m的煤岩破坏严重，使煤岩体结构发生了变化，造成该段煤岩在受采动影响下会变得更加酥软，使工作面顶板管理困难加大，甚至在某些情况下会出现顶板冒漏。（见图2）
2.2.2.3 断层对上端头影响
从回风揭露的断层来看，在掘进过程中该段围岩性质比较完好，相比较工作面与下端头过断层情况，上端头及回风巷过断层管理相对比较容易。在推进过程中只要做到以下两点即可：一是在回采过程中加强对该处的观察力度，支护及顶板围岩有情况下及时处理；二是在推进距该处20m时，提前对该段进行加强支护，回采时保证回风巷与工作面顶网的连接完好。
2.2.3 其它因素给工作面回采带来的影响
2.2.3.1 工作面上覆采空区留设煤柱
21152工作面上覆采空区有留设的煤柱，在回采至运输巷460m时进入该煤柱区，该煤柱为2115-32工作面过断层时采用跳采残留的煤柱（如图3）。
我们知道该煤柱在采空区形成了孤立体（如图4），这种孤岛型煤柱受多方力影响形成高压区B2，21152工作面正常推进可能破坏这个高压区的稳定性，对本工作面造成一次次的高压冲击。
依据A.H.威尔逊提出的煤柱两区约束理论（图5）可以看出，从应力峰值到煤柱边界这一区段，煤体应力超过了煤体的屈服点，并向采空区有一定的流动，这个区域为屈服区，用Y表示其宽度；我们知道孤立体煤柱会形成一个高压区，在高压应力作用下，靠近采空区侧应力低于原应力的部分为破裂区。屈服区向里的煤体变形较小，煤体应力没有超过煤体的屈服点，基本上符合弹性法则，这个区域被屈服区所包围，并受屈服区的约束，处于三轴应力状态，当该区尺寸较大时，弹性核区内有一部分核区的应力为原岩应力，这部分核区为原岩应力区。
2.2.3.2 周期来压影响
工作面的周期来压是指工作面老顶初次垮落后，工作面老顶由双支承梁状态变为悬臂梁状态。当工作面推进一定步距后，老顶的悬臂梁在受自重和上方覆岩层的作用下，又会发生断裂和垮落，并且给工作面带来压力增大，破坏巷道及煤体。（见图7）
（a）3过断层的技术难题及解决措施
（1）下端头底板抬高，不利于顶板管理、行人、运煤等
下端头顺层开采将会导致煤层底板爬高一直到运输巷顶板上方，对下出口的行人、运煤、通风、顶板、安全都会带来极大的管理难度，为解决该问题，我们采用超前出口的方式，超前出口能有效的减小矿压对煤层的影响，而且能保证工作面的正常通风、行人，运煤时煤通过刮板输送机运输撞击超前出口下货的煤岩壁上，自然下落至桥转输送机内运出。打设超前出口后必须对运输巷上帮，超前出口段、下货口出煤岩壁进行加强支护，稳固该处煤岩，保证运煤、行人安全，而且在作业规程中明确规定工作面采煤机、刮板输送机运转时严禁行人。
（2）工作面辅助移架同步操作问题
辅助移架是利用单体支柱或者液压缸对姿态不正的支架采用外力稳固支架状态，使其移架中不会让甩尾、倒架等状况加剧。但是在辅助移架过程中必须保证各个步骤的同步进行，才能达到移架的预期效果，我们采用可移动式声光信号器同步对各个作业人员的操作，最大程度的避免了多人不同步操作带来的困难。
4 结语
21152综放工作面在对斜交过大断层将面临的问题做出了系统的分析讨论，最终制定出了一套可行性比较高的方案，并在过断层期间得到了有效的验证。21152综放工作面在过断层期间所遇难度前所未有，通过此次过断层，我们的尝试打破了传统的观念，取得了良好的经济社会效益，为今后过类似的断层提供了可靠的技术参考，具有一定的创新意义及推广价值。
[关键词]斜交正断层、阶梯状、影响范围大 控顶护帮
中图分类号：S315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0137-02
1 概述
过断层是煤矿开采的一大难题，安全技术难度极大，在过断层时，常常会遇到冒顶、片帮，导致压架、跨架，影响工作面的推进；以往开采经验是采用跳过，导致资源浪费、中断开采。我们本次针对大宝顶21152工作面所遇到的F1正断层进行研究，F1属于一斜交大断层、阶梯式正断层，工作面揭露的断层，其断距有0.4米、0.8米、2.5米和3.7米几种情况：影响范围沿工作面走向185米，倾向35米；故此导致控顶护帮难度加大
2 过斜交大断层理念及开采分析
2.1 过断层核心理念
通过多方面的研究分析结合大宝顶各采煤工作面过断层经验，本次过斜交大断层我们通过对煤层覆存条件、断层影响范围、围岩情况、对开采层煤岩有危害的各个方面全面分析提出了在尽量保证煤岩层自身稳定的情况下改进作业工序，利用已有的机械设备合理开采资源并快速安全過该斜交大断层的主要思考方向。
2.2 影响开采因素分析
2.2.1 断层分布及影响范围
地测部门根据21152两巷在掘进过程中遇到的断层推断，21152综放工作面在开采过程中将于运输巷385m处揭露F1正断层。该断层从运输巷反应的情况来看成阶梯形式分布，断距分别为0.4m，0.8m，2.5m，共3.7m。该断层走向220°，倾向310°，倾角80°，与工作面回采推进方向斜交（详细见21152工作面采掘工程平面图），从运输巷一直延伸至回风巷，在回风巷565m位置揭露完毕，共影响走向长度达180m。
2.2.2 合理分析断层对工作面影响
2.2.2.1 断层对下端头回采影响
从工作面运输巷385m处揭露的断层性质来看，该断层将会导致开采煤层底板抬高（见图1），对于下端头及运输巷的管理将会造成很大的困难。一是断层对煤岩的破坏会导致下出口的顶板维护困难，极易出现顶板掉漏片帮造成采高增高，支架不易站稳出现倒架、姿态不正，不利于工作面安全管理还增加了各种处理支架移架的复杂工序。二是若采用传统的破底硬过该段，会在工序上增加了打眼、放炮两道工序，极大的降低了推进速率，使断层处煤岩受矿压影响增大，而且下端头人员进入机道作业安全也必须列入重点考虑。三是从开采的煤层情况来看，工作面采高为2.4m，但是15煤层中间为大约200mm夹矸，中间煤层不稳定，在受其它作用力下极易自然掉落，若破底开采后对顶板管理存在很大隐患，必须要打设支护加固顶板。
2.2.2.2 断层对工作面回采影响
该断层与工作面推进方向斜交，影响回采长度达180m左右，由于该断层成阶梯状特殊的分布，我们推测该断层对这180m的煤岩破坏严重，使煤岩体结构发生了变化，造成该段煤岩在受采动影响下会变得更加酥软，使工作面顶板管理困难加大，甚至在某些情况下会出现顶板冒漏。（见图2）
2.2.2.3 断层对上端头影响
从回风揭露的断层来看，在掘进过程中该段围岩性质比较完好，相比较工作面与下端头过断层情况，上端头及回风巷过断层管理相对比较容易。在推进过程中只要做到以下两点即可：一是在回采过程中加强对该处的观察力度，支护及顶板围岩有情况下及时处理；二是在推进距该处20m时，提前对该段进行加强支护，回采时保证回风巷与工作面顶网的连接完好。
2.2.3 其它因素给工作面回采带来的影响
2.2.3.1 工作面上覆采空区留设煤柱
21152工作面上覆采空区有留设的煤柱，在回采至运输巷460m时进入该煤柱区，该煤柱为2115-32工作面过断层时采用跳采残留的煤柱（如图3）。
我们知道该煤柱在采空区形成了孤立体（如图4），这种孤岛型煤柱受多方力影响形成高压区B2，21152工作面正常推进可能破坏这个高压区的稳定性，对本工作面造成一次次的高压冲击。
依据A.H.威尔逊提出的煤柱两区约束理论（图5）可以看出，从应力峰值到煤柱边界这一区段，煤体应力超过了煤体的屈服点，并向采空区有一定的流动，这个区域为屈服区，用Y表示其宽度；我们知道孤立体煤柱会形成一个高压区，在高压应力作用下，靠近采空区侧应力低于原应力的部分为破裂区。屈服区向里的煤体变形较小，煤体应力没有超过煤体的屈服点，基本上符合弹性法则，这个区域被屈服区所包围，并受屈服区的约束，处于三轴应力状态，当该区尺寸较大时，弹性核区内有一部分核区的应力为原岩应力，这部分核区为原岩应力区。
2.2.3.2 周期来压影响
工作面的周期来压是指工作面老顶初次垮落后，工作面老顶由双支承梁状态变为悬臂梁状态。当工作面推进一定步距后，老顶的悬臂梁在受自重和上方覆岩层的作用下，又会发生断裂和垮落，并且给工作面带来压力增大，破坏巷道及煤体。（见图7）
（a）3过断层的技术难题及解决措施
（1）下端头底板抬高，不利于顶板管理、行人、运煤等
下端头顺层开采将会导致煤层底板爬高一直到运输巷顶板上方，对下出口的行人、运煤、通风、顶板、安全都会带来极大的管理难度，为解决该问题，我们采用超前出口的方式，超前出口能有效的减小矿压对煤层的影响，而且能保证工作面的正常通风、行人，运煤时煤通过刮板输送机运输撞击超前出口下货的煤岩壁上，自然下落至桥转输送机内运出。打设超前出口后必须对运输巷上帮，超前出口段、下货口出煤岩壁进行加强支护，稳固该处煤岩，保证运煤、行人安全，而且在作业规程中明确规定工作面采煤机、刮板输送机运转时严禁行人。
（2）工作面辅助移架同步操作问题
辅助移架是利用单体支柱或者液压缸对姿态不正的支架采用外力稳固支架状态，使其移架中不会让甩尾、倒架等状况加剧。但是在辅助移架过程中必须保证各个步骤的同步进行，才能达到移架的预期效果，我们采用可移动式声光信号器同步对各个作业人员的操作，最大程度的避免了多人不同步操作带来的困难。
4 结语
21152综放工作面在对斜交过大断层将面临的问题做出了系统的分析讨论，最终制定出了一套可行性比较高的方案，并在过断层期间得到了有效的验证。21152综放工作面在过断层期间所遇难度前所未有，通过此次过断层，我们的尝试打破了传统的观念，取得了良好的经济社会效益，为今后过类似的断层提供了可靠的技术参考，具有一定的创新意义及推广价值。