构造带对综放开采的影响及采取的对策
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摘要：文章分析了断层及“无煤带”地质构造对综放开采的影响，并介绍了在实践生产中为确保安全生产应该采取相应的对策，实践证明具有良好的经济效益和社会效益。
关键词：构造带；断层；无煤带；综放开采
中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)07-0102-03
一、概述
铁法煤业集团小康煤矿位于辽宁省康平县境内，井田位于康平煤田的东北部，为全隐蔽煤田。井田煤系地层沉积类型为内陆山间湖泊、沼泽相，形成于中生代晚白垩纪，井田内仅赋存一层煤，一般可采厚度5～7m；最大可采厚度8.67m；其埋藏深度237～715m，煤层倾角5°～12°，一般7°左右；井田内落差较小的正断层赋存较多，且煤层缺失、变薄带分布较广。
矿井自1990年11月15日投产以来，隐伏断层及“无煤带”陆续在掘进、回采过程中出现，不仅使施工的工作面达不到设计位置而中断，而且造成回采巷道废弃量增多，给矿井地质分析及生产管理增加了难度。工作面范围变小、回采储量变少、工作面综采设备的效能不能充分发挥，年度内综采设备搬迁、安装次数增加，增加了矿井生产成本。断层、“无煤带”使煤层的连续性受到破坏，采掘空间矿山压力显现严重，给综放开采带来很大影响，故探讨综放开采过断层、“无煤带”对策尤为重要。
二、三维地震勘探地质成果
第一，控制了测区1煤层底板起伏形态和深度，其误差小于1％。
第二，查明了一层煤断层发育情况，解释了落差大于1m以上断层22条，和“无煤带”分布情况及其产状；平面位置误差小于±15m。
第三，在底板等高线上圈定“无煤带”数量计12条。
第四，利用岩性反演的方法预测了1煤层厚度变化趋势。
三、对“无煤带”这一特殊地质构造的认识
第一，“无煤带”的概念：“无煤带”是指煤层缺失、变薄至不可采或歼灭的地带，条带或区域。
第二，从时间切面看，地震波出现异常，波形紊乱而又无明显断裂区域，在此情况下多为“无煤带”。
第三，大断层附近，区域内断层很乱走向无规律常有“无煤带”出现；如图1所示：
第四，原始勘探钻孔处发现煤层缺失且无明显断层面，一定存在“无煤带”。
第五，“无煤带”煤岩接合面处煤层摺曲严重，即大弯曲，上陡下缓，结构紊乱，无明显断层面，常伴有一条或一组小断层，一般倾角在30°～70°。
第六，“无煤带”一般以底板不断开为特征。探煤时一般探到粉砂岩即可确定煤层底板位置，如果煤层底板断开就不会一处而是多处，即产生多个小断层。
第七，“无煤带”岩性特点：一般为油页岩且有层理，泥质胶结。矿物成份为粘土质、炭质，其次粉砂岩和石英岩。其中还常赋有小面积硫磺石结核，质硬且脆。并有30～200mm厚细砂岩条带分布其间。
第八，南二采区“无煤带”形状和分布：形状多为月牙状和豌豆状。走向近南北或近西北，采区东侧近边界处和北侧大摺曲处，分布较广。其宽度一般在70～90m；长度10～350～700m。
四、小康矿“无煤带”赋存规律
经过近几年的生产实践和三维地震成果的广泛应用，相互认证，反复分析与研究，探索出以下规律：
第一，“无煤带”与断层相伴相生。
第二，“无煤带”区域内普遍存在底板不断开现象。
第三，在“无煤带”区域掘进时普遍存在矿压显现突出现象：帮顶破碎；不易控制；易发生掉顶片帮事故，且常出现“煤炮”现象。
第四，掘进工作面顶板瓦斯易增大。
第五，“无煤带”与断层既有相同的特性也有不同的本质特征。看其是否有明显落差。
第六，出现“无煤带”时岩层倾角加大，无明显结合面，而且顶底板发生明显相向位移；即底板隆起和顶板急剧下沉。
五、断层、“无煤带”对综放开采的影响
第一，综放开采过断层、“无煤带”时顶板破碎，易发生掉顶事故。
第二，由于“无煤带”内常赋存有硫磺石结核，质脆且硬，开采时采煤机截割通过易产生火花。
第三，开采时因油页岩掺入煤中，使得煤质下降。
第四，综放开采过断层、“无煤带”时煤吸附的瓦斯和采空区内的瓦斯从油页岩顶板的裂隙中导入工作面，使得工作面的瓦斯易增大，易发生瓦斯超限事故。
第五，过断层、“无煤带”时项板压力增加，两个三角点及超前支护的支架易变形或失效。巷道底板底臌严重，巷道中高难以保证。
综放开采时，过断层、“无煤带”时必须严格执行《综放作业规程》并采取以下对策。
(一) 顶板管理技术措施
(1)每班生产前，由跟班干部和班组长观察“无煤带”、断层内的顶板、支架状态，发现隐患及时处理。
(2)采煤机在断层、“无煤带”内回采时，严格控制采高，采高在2.5～2.7m之间。
(3)“无煤带”或断层内的岩石硬度f3时，要采取放震动炮将岩石崩碎再割，以免损坏采煤机。
(4)移架点到采煤机后滚筒距离不准超过15组支架距离，帮顶破碎地点采取立即支护。片帮宽度达到0.8m要超前移架。
(5)移架时要坚持带压擦项移架，移完支架伸缩梁要立即推出，打出护帮板，升柱时支架要达到初撑力，支架接顶严密，与顶板要面接触，端面距≤340mm，梁端到煤壁顶板冒落高度不大于300mm。顶板破碎时要采用单体送架。
(6)工作面伞檐长度超过1m时，突出部分不得超过200mm，伞檐长度小于1m时，突出部分不得超过250mm，超过规定必须处理。
(7)泵站压力要保证在30MPa以上，液压支架和液压系统有跑冒滴漏现象必须及时处理。
(8)工作面内支架、运输机留底坡度变大或变小要及时调整。
(9)人员不得从架前行走，只准从架间人行道行走，防止煤壁片帮伤人。
(10)帮顶破碎时，要及时采取在煤壁打锚杆护帮护顶。
(11)工作面发生冒顶，及时清点人数，发现有人员缺少，及时查找并向矿调度汇报，处理时必须停机，先维护好项板再开输送机。
(12)处理冒顶时，跟班干部、班组长在现场指挥，作业人员要密切配合，选好安全退路，随时做好撤离准备。
(13)处理冒顶采用撞楔法处理时，要待顶板稳定后在支架上挑梁、护顶，维护好顶板。处理时要从两端向中间处理。
(14)在处理冒顶过程中，要设专人监护顶板，关闭冒顶区及两侧10m范围内的支架进液截止阀。任何人不准操作支架、采煤机。
(15)进入冒顶区作业，瓦检员随时检查冒落区内的瓦斯浓度，超过1.0％时，严禁作业，并采取措施处理使瓦斯浓度小于1.0％方可作业。
(16)支架沿工作面方向发生歪架倒架时，要在拉移支架过程中采用支架本身侧护板进行调整，歪架倒架 严重，要采用单体支柱进行调整。
(17)如果支架滑动，要将推拉阀一直处于拉支架状态，刮板输送机出现滑动，要在刮板输送机采空区侧每组支架打一根锚杆固定刮板输送机。
(18)控制好前部刮板输送机机头卸货点的长短，及时采用调角的方式处理，调角方式处理不了的，要在支架架脚和刮板输送机上固定推拉千斤顶调节机头卸货点。
(19)架脚前底鼓严重时，要采取支架前拉底，严禁支架坡度过大造成顶板事故。
(二) 瓦斯管理技术措施
第一，采煤机在断层、“无煤带”内回采时，采煤机司机必须携带便携，并有瓦检员检查风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度达到1.0％时，严禁割煤，达到1.5％时，必须切断采煤机的电源，撤出人员，进行处理。
第二，采煤机在断层、“无煤带”内割煤时，喷雾水压达到规定，喷雾必须呈雾状。
第三，采煤机在机头割煤时，严禁割铁器产生火花。
(三) 防治水技术措施
第一，如果断层、“无煤带”附近有水渗出，每天白班要进行打探眼工作，探眼眼深3.5m，眼距1.5m，距底板高度1.0m，打探眼范围为断层面两侧各5m，探眼平行布置，垂直煤壁，打眼过程中，如果发现煤岩松软、片帮、来压、顶钻或钻孔中有大量水涌出，必须停止钻进，严禁将钎杆拔出，并立即向矿调度汇报。
第二，如果工作面涌水量继续增大，要停止作业，通知工作面内人员做好撤离准备，同时注意观察水情，以便采取相应措施处理。
(四) 提高煤质技术措施
第一，加强顶板管理，防止冒顶事故，减少矸石量。
第二，加强底板管理，工作面内断层下盘和上盘过渡段尽量少破断层下盘底板岩石。
第三，放煤时，见矸石立即打出放煤插板，防止矸石混入煤中。
第四，“无煤带”、断层内回采时，严禁放矸石，后部刮板输送机要上挡矸板，防止矸石混入。
第五，煤壁出现厚度大于300mm的岩石，要采取打眼爆破的方式处理，崩落的岩石集中运输，经溜矸眼装车运走。
第六，运输巷卧底的岩石和杂物不准上胶带输送机。
第七，采煤机和各转载点的喷雾，停机后要及时关闭，减少煤的水分。
七、结论
第一，三维地震勘探地质成果既直观又能较准确地反映实际地质状况，相关工程技术干部必须认真研究并且与实际相结合。
第二，对“无煤带”的形成机理和对综放开采的影响的深入研究和广泛地应用三维地震成果在宏观上为制定综放开采安全技术措施和加强开采过程中顶板与瓦斯管理以及为煤矿企业安全生产决策提供了先决条件。在微观具体环节上又能及时采取相应对策，确保了安全生产。
第三，该研究成果应用前景广泛。不仅在综放开采而且在矿井开拓和采区优化设计中都会起到关键的作用；在地质条件相近的矿区定会有普遍应用价值。