神華新疆能源有限責(zé)任公司屯寶煤礦位于準(zhǔn)南煤田硫磺溝礦區(qū)西部，北距硫磺溝鎮(zhèn)15km，行政區(qū)屬昌吉市硫磺溝鎮(zhèn)管轄，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬t/a，主要環(huán)節(jié)能力預(yù)留500萬t/a。井田位于阿克德向斜南翼，呈一單斜構(gòu)造。本區(qū)位于天山的北部邊緣強(qiáng)震斷裂帶范圍之內(nèi)，地震活動(dòng)強(qiáng)度大、頻率高。中侏羅統(tǒng)西山窯組是本井田主要含煤地層，區(qū)內(nèi)主要的可采煤層為4~5#、7#、9~10#、14~15#，各煤層均有分叉和合并現(xiàn)象，但層位較穩(wěn)定，有規(guī)律可循，屬較穩(wěn)定型煤層。目前礦井所采煤層為4~5#，平均厚度約7.4m。4#煤層厚度約2.8m，5#煤層厚度約4.6m，4#與5#煤層間的夾矸厚度0.37～2.2m，平均厚度1.3m。夾矸巖性為粉砂巖、細(xì)砂巖。煤層頂、底板巖性均為粉砂巖、細(xì)砂巖。該礦首采區(qū)為+850m水平西翼采區(qū)，西翼采區(qū)地層走向北東-南西，傾向北西，傾角10°～24°，東西長(zhǎng)約2.3km（由于受F12大斷層影響，該采區(qū)東西實(shí)際走向布置長(zhǎng)度為1.5km），南北寬約0.6km。

2開采工作面地質(zhì)構(gòu)造情況

屯寶煤礦開采的1152綜放工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，共有大小斷層8條，其中T1、T2、T3、T4和T6斷層對(duì)工作面正常開采影響較大。在回采范圍內(nèi)，+918水平巷道共揭露9個(gè)斷點(diǎn)，+968水平巷道共揭露10個(gè)斷點(diǎn)，斷距在0.5~7.0m間。采區(qū)內(nèi)T1斷層落差3.0m，T2、T3、T4為組合斷層，落差2.6m~7.0m，T6斷層產(chǎn)狀走向68°、傾向338°、傾角79°、落差1.6~3.0m；所有斷層均與工作面斜交，跨度沿工作面推進(jìn)方向距離為20~226m間，推進(jìn)長(zhǎng)度受斷層影響區(qū)域累計(jì)達(dá)537m。該工作面以煤機(jī)切割回采5#煤層為主，放4#煤層為輔，工作面于2008年12月開始回采，從開切巷起推進(jìn)到300m時(shí)遇到T6斷層。

3工作面過斷層方案

3.1工作面過斷層方案確定

在認(rèn)真總結(jié)以往過斷層經(jīng)驗(yàn)及分析1152工作面斷層性質(zhì)及對(duì)回采影響范圍的前提下，通過施工成本、產(chǎn)量及安全等多方面進(jìn)行比較，經(jīng)反復(fù)研究，最終決定采取工藝巷配合大直徑深孔預(yù)裂爆破巖石方案實(shí)現(xiàn)1152綜放工作面安全、快速地通過T6斷層。

3.2施工工藝巷配合大直徑深孔爆破預(yù)裂技術(shù)

工作面推進(jìn)至T6斷層位置時(shí)，靠下順槽段將處在M5煤層底板巖石層位中，為超前解決工作面推進(jìn)過程中預(yù)爆巖石的問題，在巷道巖石處提前施工超前工藝巷，并在超前工藝巷內(nèi)實(shí)施超前預(yù)裂爆破，提前預(yù)爆斷層處的巖石，消除割硬巖對(duì)煤機(jī)的損傷，實(shí)現(xiàn)工作面快速推進(jìn)的目標(biāo)。

3.2.1巷道布置

在+918水平下順槽T6斷層下盤煤巖交接處布置工藝巷。接近斷層位置沿?cái)鄬幼呦虿贾脙蓷l主工藝巷，兩條主工藝巷間距約20m，在主工藝巷之間布置副工藝巷，兩主工藝巷通過副工藝巷連接，主、副工藝巷皆處在5#煤底板巖石內(nèi)，預(yù)裂孔炮眼布置在副工藝巷間的巖柱內(nèi)和主工藝巷以外的巖石中。

3.2.2工藝巷設(shè)計(jì)

工藝巷的設(shè)計(jì)以最大限度地減少煤機(jī)切割巖石為原則。工藝巷底板標(biāo)高與采面底板標(biāo)高相同。主工藝巷1坡度為+12°，長(zhǎng)度45m。主工藝巷2坡度為+7°，長(zhǎng)度45m。兩主工藝巷平行布置。副工藝巷長(zhǎng)度相同，每條長(zhǎng)度20m。根據(jù)煤巖的硬度和工藝巷承載能力確定副工藝巷間的煤巖柱為6.0m。為了不使副工藝巷穿過斷層破碎帶，將兩個(gè)主工藝巷布置在斷層下盤巖石中。支護(hù)采用錨桿加錨索聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿間排距均為1.0m，巷道頂板采用冷拔絲網(wǎng)支護(hù)，兩幫采用菱形鐵線網(wǎng)支護(hù)�？紤]煤機(jī)割鐵錨桿時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花和損壞截齒，巷幫支護(hù)錨桿采用玻璃鋼材料錨桿，巷道頂板為預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿直徑18mm，長(zhǎng)度2.2m。巷道采用矩形斷面，寬3.0m、高2.8m，掘進(jìn)斷面積8.4m2。

3.2.3掘進(jìn)施工

工藝巷施工同時(shí)布置兩個(gè)掘進(jìn)面，分別從+918水平下順槽970m處開口施工主工藝巷2以及950m接近T6斷層處開口施工主工藝巷1，當(dāng)兩條主工藝巷迎頭巖石厚度小于0.6m時(shí)停止施工。副工藝巷施工由主工藝巷由里向外依次施工，先施工副工藝巷4，然后依次施工副工藝巷3、副工藝巷2、副工藝巷1。副工藝巷由一組掘進(jìn)隊(duì)施工，另一組將主工藝巷施工到位后停工撤出。工藝巷全部施工完畢后對(duì)巷道采用半圓木進(jìn)行頂板加強(qiáng)支護(hù)，防止采面超前壓力使巷道頂板下沉，點(diǎn)柱間距2.0m，布置于巷道中部。

3.2.4大直徑深孔預(yù)裂爆破技術(shù)

工藝巷施工支護(hù)完畢后對(duì)副工藝巷間的巖石和主工藝巷外的巖石布置大直徑預(yù)裂爆破孔，裝大直徑炸藥預(yù)裂爆破巖石，對(duì)巖石進(jìn)行預(yù)裂松動(dòng)，便于煤機(jī)截割同時(shí)保證煤巖柱的自身支撐強(qiáng)度

3.2.4.1預(yù)裂爆破參數(shù)

鉆孔φ75mm，副工藝巷間鉆孔長(zhǎng)度15m，其他鉆孔長(zhǎng)度30m，當(dāng)鉆孔見煤時(shí)停止打鉆。鉆孔與采面底板平面平行，開孔位置在巖石暴露厚度的中點(diǎn)，鉆孔間距3.0m。使用藥卷規(guī)格φ60mm×300mm×1kg的乳化炸藥，炸藥裝至距孔口6.0m時(shí)開始封炮泥，封泥長(zhǎng)度3.0m。爆破時(shí)每次起爆2個(gè)炮孔

3.2.4.2爆破措施

裝藥前用高壓水將孔內(nèi)的煤巖粉清理干凈后，按照先在孔底裝2節(jié)藥卷→裝1節(jié)引藥→裝5節(jié)藥卷→裝1節(jié)引藥→裝5節(jié)藥卷……的順序至孔口6.0m處停止裝藥。裝藥時(shí)藥卷間不得有間隙，聯(lián)炮時(shí)必須串聯(lián)。在交接班時(shí)進(jìn)行預(yù)裂爆破。上班人員下班后切斷采煤工作面所有電器設(shè)備電源，在上、下順槽入口處設(shè)警戒，禁止任何人員入內(nèi)，然后開始爆破，將已裝藥的炮孔全部爆破完畢后，解除放炮警戒，檢查氣體正常后恢復(fù)供電。

4、 1152工作面過斷層方案效果及經(jīng)驗(yàn)

1152工作面2009年4月9日推進(jìn)至工藝巷，正式開始過T6斷層，5月11日通過T6斷層，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果如下。

4.1工作面推進(jìn)速度

加快T6斷層走向68°，傾向338°，傾角∠79°，落差H=3.0m，下順槽+918巷道①副工藝巷②副工藝巷③副工藝巷④副工藝巷序號(hào)名稱金額（萬元）備注1工藝巷施工費(fèi)68 170m×4000元/m2炸藥費(fèi)用1.45 13元/kg×1120kg3雷管費(fèi)用0.03 100節(jié)×2.93元/節(jié)4打鉆工資費(fèi)0.65 72工×90元/工5巷道支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)費(fèi)1.1 14m3木材×800元/m3合計(jì)71.23經(jīng)實(shí)測(cè)1152工作面過預(yù)裂巖石段時(shí)，煤機(jī)割巖石時(shí)的平均速度為2.4m/min，與割煤速度相同，平均每日推進(jìn)3.2m，而以往工作面過斷層時(shí)平均每日推進(jìn)約1.5m，比以往工作面過斷層時(shí)的推進(jìn)速度快了1倍。1152工作面過預(yù)裂巖石段時(shí)平均月進(jìn)度達(dá)到95m，超過了防滅火最低月推進(jìn)度60m的要求，避免了采空區(qū)發(fā)火的危險(xiǎn)。

4.2產(chǎn)量提升

完成產(chǎn)量8.85萬t，平均日產(chǎn)3400t，比以往采面過斷層時(shí)的平均日產(chǎn)約1000t提高了兩倍以上，保證了生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。

4.3機(jī)電設(shè)備故障影響降低

過斷層期間未發(fā)生因煤機(jī)割巖石而造成的變頻器損壞等電氣故障和煤機(jī)滑靴斷裂等機(jī)械故障。平均每天截齒僅更換8個(gè)，比以往采面過斷層時(shí)每天節(jié)省截齒20多個(gè)，每天節(jié)約費(fèi)用約3000元，提高了設(shè)備完好率，確保了機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.4工藝巷支護(hù)強(qiáng)度的檢驗(yàn)

開采期間采面超前壓力對(duì)工藝巷的影響檢測(cè)結(jié)果：頂板下沉量平均為220mm，兩幫移近量平均為410mm，幫頂變形量在支護(hù)安全要求的范圍內(nèi)。木支架支護(hù)完好，沒有損壞，巷道壓力局部顯現(xiàn)，但對(duì)巷道支護(hù)影響不明顯。

4.5大直徑深孔預(yù)裂爆破技術(shù)的效果

副工藝巷之間6.0m寬的巖柱受礦山壓力和預(yù)裂爆破的共同作用，巖石呈塊狀層疊有致地排列，裂隙率較大，巖層整體強(qiáng)度大大降低，使煤機(jī)切割容易，巖塊能隨煤機(jī)切割自行垮落，每塊巖石最大長(zhǎng)度不大于0.5m，預(yù)裂爆破效果明顯。而在工藝巷以外的深孔預(yù)裂爆破因四周無自由面的影響，形成半徑約0.2m的破碎壓縮區(qū)，巖石的硬度在爆破后沒有明顯的降低，裂隙率沒有明顯增加，效果相對(duì)不明顯。

4.6安全管理

4.6.1成立過斷層時(shí)期領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu)

全面負(fù)責(zé)過斷層時(shí)期的安全技術(shù)管理工作，確保各項(xiàng)安全技術(shù)措施落實(shí)到位，保證工作面安全、快速、順利通過斷層。

4.6.2通風(fēng)管理

工藝巷在爆破后，加強(qiáng)對(duì)工藝巷的通風(fēng)管理，防止出現(xiàn)瓦斯積聚及超限現(xiàn)象；在回采期間，煤機(jī)割煤經(jīng)過貫通點(diǎn)前，必須對(duì)貫通點(diǎn)進(jìn)行瓦斯檢查，必要時(shí)進(jìn)行瓦斯排放。

4.6.3頂板管理

回采時(shí)加強(qiáng)架前頂板管理，及時(shí)前移支架進(jìn)行支護(hù)，防止由于工藝巷的超前預(yù)爆破對(duì)頂板破壞，而造成超端面距不及時(shí)支護(hù)引發(fā)的工作面片幫冒頂事故。

4.6.4爆破管理

防止超前預(yù)爆破中的瞎炮、爆破殘留炸藥或雷管引發(fā)煤機(jī)割煤時(shí)造成爆破事故。

4.6.5工作面支護(hù)工程質(zhì)量管理

防止由于工藝巷及超前預(yù)爆破對(duì)圍巖造成的破壞，以及受采動(dòng)影響后，在工作面回采時(shí)造成的液壓支架不接頂初撐力不足、登空、倒架、錯(cuò)架等隱患。

4.6.6貫通安全管理

根據(jù)工作面推進(jìn)，提前做好貫通安全技術(shù)措施，加強(qiáng)貫通前支護(hù)、通風(fēng)等各項(xiàng)管理工作，編制專項(xiàng)安全技術(shù)措施。

5過斷層方案取得效益

通過采用施工工藝巷配合大直徑深孔爆破預(yù)裂技術(shù)，取得了如下經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（1）1152工作面過斷層與以往采面過斷層期間相比可多出煤5.0萬t，創(chuàng)造產(chǎn)值500萬元；可節(jié)省煤機(jī)截齒520個(gè)，節(jié)約資金8萬元（每個(gè)截齒154元）；減少對(duì)煤機(jī)電氣設(shè)備的損壞，同比節(jié)省變頻器一套價(jià)值18萬元。去掉工藝巷的費(fèi)用71.23萬元，同比創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約455萬元。

（2）該方案的實(shí)施成功的解決了1152工作面的推進(jìn)速度問題。較以往同比月推進(jìn)度增加45m。按解決60m長(zhǎng)度（防滅火最低月推進(jìn)度）占月推進(jìn)度95m的比例，過斷層期間凈增推進(jìn)長(zhǎng)度為28.42m，折合產(chǎn)量約3萬t，創(chuàng)效益300萬元。

（3）作業(yè)人員不再進(jìn)入工作面巖壁側(cè)打眼、裝藥、放炮，同時(shí)消除了工作面放炮帶來的安全隱患及對(duì)機(jī)械設(shè)備的損傷，杜絕了片幫傷人事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了工作面連續(xù)掘進(jìn)、連續(xù)生產(chǎn)。

（4）由于工作面推進(jìn)度的加快，避免了采空區(qū)自燃發(fā)火的危險(xiǎn)，杜絕了因自燃發(fā)火而造成的封閉工作面和采空區(qū)瓦斯爆炸等事故的發(fā)生。

（5）伴隨著機(jī)械、電氣設(shè)備的故障率的降低，人員進(jìn)入工作面煤壁側(cè)搶修設(shè)備次數(shù)、時(shí)間也相應(yīng)地減少，因作業(yè)環(huán)境不安全因素傷人的風(fēng)險(xiǎn)率也大大降低。

6過斷層方案需改進(jìn)的方面

6.1工藝巷的支護(hù)改進(jìn)

一是將幫頂支護(hù)用的金屬網(wǎng)改為阻燃的塑料網(wǎng)。使用金屬網(wǎng)煤機(jī)割煤時(shí)金屬網(wǎng)極易纏繞在煤機(jī)滾筒上對(duì)煤機(jī)滾筒、截齒造成損傷，并且可產(chǎn)生火花危險(xiǎn)。改為塑料網(wǎng)對(duì)滾筒及截齒損傷小，纏繞物也易于處理，同時(shí)可消除火花的產(chǎn)生。二是將頂板金屬錨桿改為可拆卸錨桿或玻璃鋼錨桿，消除采煤機(jī)截割時(shí)火花的產(chǎn)生和降低對(duì)截齒的損壞。

6.2巷道掘進(jìn)時(shí)間調(diào)整

同時(shí)由于工藝巷是在回采期間施工的，造成掘采串聯(lián)通風(fēng)，建議工藝巷施工應(yīng)在掘進(jìn)期間完成，在回采前實(shí)施超前預(yù)裂爆破，則可消除回采期間施工產(chǎn)生的隱患。

6.3下順槽巷道形式改進(jìn)

由于工作面下順槽原為皮帶巷，工作面過斷層期間切割落巖后，下順槽除皮帶運(yùn)輸無其他可運(yùn)輸方式，造成巖石直接有由皮帶運(yùn)出，最終混入煤中，影響煤質(zhì)。建議在新布置下順槽皮帶巷時(shí)采用機(jī)軌合一布置形式，在過斷層期間，煤機(jī)切割后垮落的巖石可采用斗車裝載后經(jīng)軌道運(yùn)輸，做到煤、矸的分裝分運(yùn)，有效提高煤質(zhì)，降低灰份。

6.4保證工藝巷施工定位的準(zhǔn)確

要求工藝巷底板標(biāo)高與采面底板標(biāo)高相同。在施工工藝巷前做好地質(zhì)勘察工作，可采用鉆探等工藝提前探明斷層以準(zhǔn)確掌握斷層處頂、底板情況，確保工藝巷施工的方位和坡度，最大限度降低工作面切割巖石量，防止工作面與工藝巷貫通時(shí)出現(xiàn)底板錯(cuò)差。

7結(jié)論

工藝巷配合大直徑深孔預(yù)裂爆破巖石安全、快速過地質(zhì)構(gòu)造斷層帶方案。避免了每個(gè)班次都要進(jìn)行打眼、爆破巖石，生產(chǎn)工序多，安全管理難度大，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的缺點(diǎn)。提高了工作面的效率，有效保證了工作面安全、快速地通過斷層，實(shí)現(xiàn)安全高效發(fā)展。