W型通风
第三节
特殊条件下的采煤工艺
一
工作面过断层工艺
1、断层定义及影响：
⑴定义：岩层受地应力作用产生破裂，在力的作用下破裂面两侧岩块发生显著相对位移，这种断裂构造称为断层。
⑵影响：断裂构造是煤矿采掘工程常见的地质构造形态，断层给采煤工作面安全生产带来了极大的影响，尤其是大倾角工作面突遇落差较大断层，为确保施工安全, 不得已常常采取工作面搬家、重新开切眼或局部补眼, 造成丢三角煤, 致使回采率降低、采掘接替失调, 造成吨煤成本增加、降低了生产效益。
2、断层的分类（两盘相对位移分类）：
⑴逆断层；断层的上盘相对上升，下盘相对下降。
⑵正断层；断层的上盘相对下降，下盘相对上升。
⑶平移断层；断层的上下盘沿水平方向移动，虽出现断裂，但不存在上下位移。
3、过断层期间采取技术措施：
⑴为了减少断层在工作面内的暴露范围，遇断层时应适当调整工作面方向。当围岩为中等稳定以上时，工作面与断层走向夹角应不小于20-30°；围岩不稳定时，此夹角应增至30-50°。但调整工作面方向，会引起工作面长度变化，需增减工作面支架数，或增加三角煤损失。
⑵应按断层性质、落差及顶底板岩层硬度等因素确定采用挑顶和下切或同时挑顶及下切，做到既有利于维护顶板又减少破岩量。
⑶当岩石普氏系数＜4时，可用采煤机直接割岩，牵引速度应减小；滚筒能变速的采煤机，滚筒用低速旋转。若用爆破处理岩石，对附近的支架要加以保护。
⑷过断层时要预先逐步减小采高，以减小破岩量和增加支架的稳定性，但是支柱要留有足够的伸缩量，以防压死支架。
二
工作面过陷落柱工艺
1、陷落柱定义、影响以及形成机理：
⑴定义：煤层下伏可溶性岩层，经地下水溶蚀形成的溶洞，在上覆岩层重力作用下产生塌陷，形成筒状或似锥状柱体，简称陷落柱，俗称“无炭柱”或“矸子窝”。
⑵影响：陷落柱是影响煤矿生产和建设的地质因素之一。在陷落柱发育的矿区，常使煤层遭到严重的破坏，甚至可使部分可采煤层煤层失去开采价值。有的虽可开采，但很难布置正规的回采工作面，无法选用机械化开采。否则迫使综采工作面停止推进、跳面或搬家，有很大的危害性。在水文地质条件比较复杂的矿井中，它是地下水的良好通道。为了确保施工安全，要留设保安煤柱，否则将严重威胁矿井的安全。
⑶形成机理：岩溶是形成陷落柱的先决条件，但并不是所有的岩溶体都会塌落成陷落柱。在漫长的地质历史时期，在华北石炭、二叠纪的基底奥陶纪石灰岩，经历了不同地质时期的岩溶化作用，岩溶现象普遍发育。由于地下水的不断溶蚀，其溶洞逐渐扩大，在地质应力及上覆盖层重力的长期作用下，破坏了岩体的完整性，有些溶洞发生塌落，上覆煤系地层也随之陷落，形成陷落柱。如下图所示。
2、陷落柱的处理
⑴采掘设计时，根据陷落柱的发育情况和分布规律，选择合理的巷道布局和采煤方法。
⑵回采工作面中遇到陷落柱，一般应先探明其形状、大小、位置，然后决定处理方法。主要有三种：
①上图左下角的陷落柱位于皮带巷与切眼交会处，采用开斜切眼，回采时摆尾式开采，将工作面调整到正常位置。
②对工作面中部的陷落柱，如果面积不大，采用强行硬割的办法通过陷落柱；如果面积较大，则需要预先开掘新切眼，当工作面推进到陷落柱左侧时，倒面搬家，跳过陷落柱继续回采。
③当陷落柱位于回风巷附近时，采用缩短工作面长度的办法避开陷落柱。
对于上述方法，由于影响工作面布置，遗留大量边角煤，增加了综采工作面设备的拆迁次数，因此只适用于面积大的陷落柱；当工作面遇到直径小于30米的陷落柱时，视陷落柱的岩性，一般可以采用强行通过的方法。
3、强行通过陷落柱的步骤
⑴采用控制爆破、采煤机清矸的方法破岩；
⑵在工作面陷落柱范围内降低采高，所降低的高度以工作面能通过的最小高度为限，做到既减小采矸量又使支架不会被压死；
⑶陷落柱地段与工作面正常地段之间，保持一段采高逐渐变化的长度，以使支架和输送机能够适应；
⑷采煤机清矸时，应当采用小步距、多循环的方法，以减少顶板的暴露面积；
⑸如果陷落柱区段顶板破碎严重时，视现场情况在支架上架设平行于工作面的联锁板梁，板梁每推进1-2个循环上一次，上平行于工作面板梁时，第一趟板梁上在构造段单（双）号支架上，保证一根板梁同时搭接在三个支架上。
⑹根据工作面支架梁端距情况进行拉超前架作业，拉超前架后若梁端距仍超规定及片帮严重地段，在支架顶梁上上垂直于工作面的板梁，板梁保证一架两根。
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