綜采工作面過陷落柱安全回采技術(shù)措施研究

郝文琦

（陽煤集團興峪煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000）

綜采工作面回采期間經(jīng)常遇地質(zhì)構(gòu)造如斷層、陷落柱、地塹等，工作面在過地質(zhì)構(gòu)造期間不僅機械設(shè)備安全管理難度大，工作面回采效率低，而且很容易引發(fā)重大煤礦安全事故。通常工作面過地質(zhì)構(gòu)造時回采技術(shù)難題主要有：液壓支架移架困難，頂板破碎，煤壁片幫以及超前支護難度大等。所以工作面在過地質(zhì)構(gòu)造時必須進行合理分析，采取有效措施，才能保證工作面安全順利回采。本文以陽煤集團興峪煤礦為例，分析了15203工作面地質(zhì)情況及回采難題，并根據(jù)實際生產(chǎn)情況采取有效的對策措施。

1 概 況

1.1 工作面概況

陽煤集團興峪煤業(yè)有限責任公司15203工作面位于井田15#煤二采區(qū)。工作面走向長度為930m，傾斜長度為175m。該工作面位于采區(qū)西部，北部為采區(qū)大巷，南部為擴區(qū)井田，西部為15202工作面（已采），東部為15204工作面（已采）。工作面采用走向長壁后退式綜采放頂煤采煤方法，全部垮落法處理采空區(qū)，雙滾筒采煤機落煤裝煤，液壓支架維護頂板和放頂煤，前后兩部溜運煤，工作面割煤2.4m放煤4.7m，采放比為1:1.9。截至目前工作面已回采320m。

1.2 煤層頂?shù)装迩闆r

15203工作面開采15#煤層，該面煤層為復雜結(jié)構(gòu)煤層，煤層總厚6.8～7.4m，平均7.1m，煤層結(jié)構(gòu)為：1.5（0.1）3.4（0.1）2.0，常見含1～2層薄層泥巖夾矸，局部含1層軟煤分層，煤層層位穩(wěn)定，為井田全區(qū)可采煤層。工作面無偽頂，直接頂主要以泥巖為主，如表1所示。

1.3 工作面地質(zhì)情況

根據(jù)興峪煤礦三維地震勘探資料解釋及實際地質(zhì)資料分析，15203工作面切巷往北33m將揭露陷落柱X1，預(yù)計影響范圍30×30m，影響推進長度30m，下陷高度為5.0m，陷落柱周圍瓦斯含量可能高，對回采有影響。

表1 15203工作面頂?shù)装鍘r性情況

切巷往北548m揭露坑透陷落柱X3，預(yù)計影響范圍50×22m，影響推進長度50m，下陷高度為4.8m，在其周圍還可能存在其他斷裂構(gòu)造，對回采有很大影響。

通過鉆孔探測X1、X3陷落柱腔體內(nèi)主要由砂巖以及砂泥巖充填，局部可見成粉末狀或塊狀的煤，泥巖破碎，手捻即碎，砂泥巖碎塊堆積體以砂巖為主，成松散堆積狀。

2 過X1陷落柱技術(shù)措施及存在難題

2.1 過陷落柱回采方法

15203工作面采用帶壓擦頂方法強行過X1陷落柱，在過陷落柱期間確保支架頂梁與柱體巖石層接觸嚴實，割煤深度為0.8m，割煤后及時追機移架。

2.2 回采期間存在難題

（1）X1陷落柱柱體不平整，而且在過陷落柱時頂板壓力加大，在回采過程中直接采用液壓支架進行支護時支架頂梁與陷落柱柱體接觸不完全嚴實，很容易造成支架頂梁損壞，支架支撐力達不到設(shè)計要求。

（2）X1陷落柱腔體內(nèi)主要以砂巖以及砂泥巖充填為主，巖石硬度小且膠結(jié)不穩(wěn)定，在回采期間若不采取頂板維護措施，直接帶壓擦頂回采，很容易造成陷落柱腔內(nèi)巖體冒落，威脅工作面安全生產(chǎn)。

（3）通過鉆探發(fā)現(xiàn)當工作面在揭露陷落柱前10m，工作面煤層出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，煤層與陷落柱膠結(jié)處極不穩(wěn)定，若在回采期間對陷落柱前后10m范圍內(nèi)煤層不采取加固措施，很容易出現(xiàn)煤壁大面積片幫、頂板垮落等現(xiàn)象。

3 過X3陷落柱安全技術(shù)措施

3.1 過陷落柱前煤層加固措施

為了提高陷落柱前后10m范圍內(nèi)煤層膠結(jié)穩(wěn)定性，興峪煤礦決定對15203工作面煤層采用注漿技術(shù)進行加固。

（1）當15203工作面回采至538m（距X3陷落柱10m）處，對工作面煤壁施工一排注漿鉆孔，鉆孔間距為3m，鉆孔深度為5.0m，鉆孔施工在距工作面設(shè)計頂板1.5m處，鉆孔以10°仰角布置。

（2）鉆孔施工完后，采用高壓注漿泵對每個鉆孔進行注射馬麗散凝固液，待鉆孔附近煤體有漿液滲出時停止注漿并進行封孔處理。

（3）第一排鉆孔注漿3h后繼續(xù)割煤，割煤5m后開始施工第二排注漿鉆孔，第二排鉆孔施工工藝與注漿工藝與第一排相同。在X3陷落柱前后10m范圍內(nèi)共施工四排注漿鉆孔。

3.2 過陷落柱期間頂板維護措施

為了保證工作面過陷落柱期間頂板穩(wěn)定性，提高液壓支架支撐力，興峪煤礦決定采用撞楔超前支護對陷落柱處頂板進行超前維護。

（1）當工作面回采至X3陷落柱時，在工作面頂板處施工一排超前支護鉆孔，鉆孔垂直工作面布置，鉆孔Ф30mm，深度為5m，鉆孔間距為1.5m，每排共計施工15個鉆孔。

（2）當超前支護鉆孔施工完后，在鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及加長支護錨桿，錨桿長度為5.0m，Ф25mm，采用手持式鉆機進行錨固。

（3）當?shù)谝慌抛残ǔ爸ёo施工完后進行割煤，割煤深度為0.5m，割煤后及時帶壓擦頂移架，移架時必須確保支架頂梁與撞楔超前支護接觸嚴實。

（4）當工作面回采長度達4.0m時，開始施工第二排撞楔超前支護，相鄰兩排支護交錯布置且重疊長度為1.0m，如圖1所示，以此類推直至工作面完全過X3陷落柱。

圖1 15203工作面過X3陷落柱安全技術(shù)措施剖面示意圖

4 結(jié)束語

陽煤集團興峪煤業(yè)有限責任公司15203工作面在過X3陷落柱期間采取了合理有效的安全技術(shù)措施，實踐證明采取措施后，過X3陷落柱期間平均回采進度達4.5m/d，與過X1陷落柱相比回采速度提高了1.5m/d，同時采取的措施保證了工作面回采安全，降低了設(shè)備事故率，取得了顯著成效。