采煤工作面過陷落柱技術研究

梁瑞斌

（汾西正幫煤業有限責任公司，山西 孝義 032300）

陷落柱是華北地區煤炭開采中常遇地質構造，陷落柱發育會給覆巖穩定性帶來不利影響[1-2]。當采、掘作業面遇陷落柱時常規做法時采用跳采方式過陷落柱，但是這種技術方法會給回采工作面正常布置帶來影響同時會造成煤炭資源浪費[3-4]。近些年來部分礦井開采采用平推硬過方式過陷落柱，現場也取得顯著的應用成果[5-7]。文中就以山西某礦18301綜采工作面過X11陷落柱為工程背景，對采區的過陷落柱技術措施進行詳細闡述，以期能為其他礦井過陷落柱工作高效開展提供一定借鑒。

1 工程概況

18301綜采工作面開采的8號煤層埋深平均490 m，采用綜放采煤工藝，采面設計走向推進長度1 920 m、傾向長度210 m。8煤平均厚3.6 m，直接頂為砂質泥巖、基本頂為粉砂巖、直接底為泥巖、頁巖。采面開采時采用89組液壓支架（型號ZY10000/36/55D）、2組過渡支架（型號為ZYG1000/36/55D），采面上、下端頭回采巷道內超前支護分別采用3組超前支架（型號為ZQL2×4000/27/56）。采面推進350

m時位移采面上部位置的130號—141號液壓支架揭露預先探測到的不導水X11陷落柱，該陷落柱短軸×長軸=12 m×18 m，陷落柱內充填物以破碎的中粗砂巖、粉砂巖以及粉砂巖為主并被泥巖膠結，但是膠結性整體較差。

2 過陷落柱技術措施

在采面過陷落柱時若采用跳采方式則需要重新掘進回采巷道，并浪費煤炭約接近1萬t。因此，礦井提出平推硬過方式過陷落柱。在采面過陷落柱時需要依據陷落柱內破碎的煤巖體強度采用采煤機截割或采用松動爆破輔助破巖方式。在采面推進至與陷落柱相距5 m時現場取陷落柱內巖樣做力學測試，得到巖樣單軸抗壓強度達到62 MPa，較為堅硬。若采煤機直接截割巖石勢必會加劇采煤機截割齒磨損。

當采面靠近陷落柱時應適當降低采煤機割煤高度，確保采煤機可正常通過陷落柱，同時應確保刮板輸送機平直。在采面正常生產時合理調整采面機頭、機尾推進距離，并做好端頭支護工作，確保采面過陷落柱時底板平穩，盡量不出現傾角。采煤機在陷落柱影響范圍內截割煤巖時推進速度穩定在1 m/min左右，并時刻關注采煤機運行情況以及采面頂板穩定性，當頂板有冒落征兆時可適當增加液壓支架工作阻力。

3 爆破輔助破巖

由于陷落柱內砂巖、粉砂巖強度高，為此采用爆破輔助采煤機破巖。在采面爆破方式采用一次打眼分段裝乳化炸藥方式，封孔采用黃土炮泥、水炮泥分段交替布置方式，具體爆破孔裝藥方式見下頁圖1所示。采面內布置的炮眼深度為1 800 mm，并與煤壁有75°仰角，每個爆破孔裝入3卷炸藥。爆破孔布置成三排，并呈“五花眼”布置形式，上排、下排爆破孔與煤層頂板間距500 mm、與底板間距距600 mm，中排爆破孔與巷道底板相距1 450 mm，爆破孔排距均為1 400 mm，具體布置方式見下頁圖2所示。

采煤機在爆破輔助破巖位置截割煤巖層時截個深度控制在600 mm左右，推進速度應控制在4 m/min以內，從而確保采面頂板巖層穩定。在截割破煤、巖過程中應強化高壓噴霧灑水，降低粉塵濃度，提高作業效率。

圖1 爆破孔裝藥結構

圖2 爆破孔布置示意圖（mm）

在爆破前應盡量使刮板輸送機靠近綜采支架，從而降低爆破對刮板輸送機影響。采面130號—141號液壓支架會直接揭露陷落柱，因此，在揭露陷落柱前采用廢舊輸送膠帶提前包裹液壓支架立柱，防治爆破過程中產生的破碎巖體對液壓支架影響，最大程度降低松動爆破給綜采設備造成影響。針對陷落柱中部可能有高硬度破碎巖層問題，在現場可采用縮短爆破孔間距并適當增加爆破孔內炸藥量方式提高破巖效果。爆破后產生的破碎巖體粒徑盡量控制在300 mm以內，從而降低爆破對刮板輸送機等綜采設備影響，并降低刮板輸送機輸送載荷。

4 過陷落柱期間頂板管理技術措施

在采面過陷落柱期間應強化端頭支護，按照作業規程要求采用增設單體支柱方式對頂板巖層控制，推進過后應及時回撤支柱，確保巖層及時垮落。在過陷落柱前應仔細排查液壓支架，確保支架工作阻力均在正常范圍內，頂梁與煤層頂板接觸緊密。在推進過程中應采用帶壓移架方式，避免破碎巖體在移架過程中冒落。當移架后端面距離在518 mm以上時，在支架上增加布置兩個板梁，并確保板梁連接緊密。

5 結論

1）采面回采過程終于陷落柱會給采面正常生產帶來不利影響。在分析陷落柱分布形態以及導水性基礎上，提出采用平推硬過方式過陷落柱，并采用松動爆破方式輔助采煤機破巖，從而實現了18301綜采工作面順利、快速通過X11陷落柱，并提高了采煤煤炭采收率。

2）在采煤機破巖時應合理采煤機割煤以及液壓支架支撐高度，在截割過陷落柱時盡量降低采高，減少采煤機破巖量。在過陷落柱期間應強化采面頂板管理，綜采支架頂板應與頂板巖層緊密接觸，支架有足夠支撐阻力。

3）18301綜采工作面采用平推硬過方式過陷落柱為礦井其他采面過陷落柱提供了經驗借鑒。但是采面采用平推硬過陷落柱時應提前采用物探、化探以及鉆探等方式對陷落柱是否含水、是否導水以及內部是否有大量有毒有害氣體進行詳細探測，只有充分掌握陷落柱發育形態以及陷落柱內破碎煤巖體分布情況，方可有針對性制定采面過陷落柱措施，確保采面生產安全。