增子坊礦303綜放面爆破過陷落柱技術實踐

吳 瓊

（鐵峰煤業增子坊礦，山西 朔州 036000）

陷落柱是巖溶導致的特殊地質構造，井工開采礦井回采范圍內發育有陷落柱時會給采面布置、巷道掘進及開采的煤質有顯著影響［1-2］。同時陷落柱內巖層裂隙發育、有大塊的矸石，給回采工作面正常回采帶來安全威脅［3］。當礦井開采遇到導水或者瓦斯集聚陷落柱時一般通過留設保護煤柱通過陷落柱；當陷落柱不導水且位于采面中部時，若留設煤柱不僅需要重新掘進切眼、搬運開采設備，而且還會造成煤炭資源的浪費［4-5］。為此，當條件允許時可采取平推硬過方式過陷落柱［6-8］。本文以增子坊礦303 綜放工作面過X101、X103 等陷落柱為工程實例，結合采面生產情況、陷落柱發育情況，擬定采面過陷落柱技術措施，以期實現安全、高效開采。

1 工程概況

增子坊礦5#層303 綜放工作面位于三盤區，周圍均為實體，采面底板標高+754～+783 m，地面標高+950～+1 045 m。工作面可推進長度1 940 m、傾斜長度195 m，所采的5#煤層為優質的無煙煤，煤層厚度11.96 m、傾角5°～12°，普氏系數f=2-3。頂底板巖性見圖1。采面采煤機型號為MG300/720-AWD，采高3 800 mm，截深0.8 m、采放比為1∶2.15。

圖1 5#煤頂底板巖性

303 工作面地質構造復雜，采面內發育有5 處陷落柱，具體賦存情況見表1，303 工作面平面見圖2。

表1 采面陷落柱賦存情況

圖2 303 工作面平面

2 過陷落柱技術

根據探測鉆孔現場取樣結果，303 綜放工作面開采區域內陷落柱巖樣抗壓強度在60～72 MPa間，較為堅硬。經分析比較，擬定采用放炮配合機割方式過陷落柱，其主要工藝如下：在陷落柱影響范圍內布置3 排炮眼，呈五花眼布置形式，炮眼距煤層底板距離分別為600 mm、1 250 mm、1 700 mm，眼距均為1 400 mm，炮眼與煤壁夾角均控制為75°，具體炮眼布置見圖3。炮眼深度均為1 800 mm，采用一次打眼分段裝藥方式，單段裝藥長度控制在500 mm左右，裝藥量控制在2～3 卷，具體裝藥結構見圖4。在采煤機截割時截割深度控制在0.7 m、采煤機回采速度控制到4 m/min以內，適當降低采煤機回采強度不僅有利于采面頂板管理而且可以提高采煤機噴霧降塵效率。

圖3 炮眼布置

圖4 裝藥結構

爆破前，用報廢的輸送帶包裹綜放支架立柱，從而降低爆破產生的飛矸給綜放支架影響，同時可將爆破產生的落矸回落至采面刮板輸送機內，降低作業人員勞動強度。當陷落柱中存在高硬度巖體時，可適當降低炮眼間距并增加單孔裝藥量，從而提升爆破效果。爆破后巖塊粒徑控制在300 mm以內，以降低刮板輸送機、破碎機等設備載荷。

過陷落柱期間，將影響工作面回采進度及產量；放炮過程中，可能對支架等設備造成損壞；造成工作面矸石分流工作量增大，煤質受到一定影響。

3 主要措施

1）受陷落柱影響工作面煤質酥軟，在推進至陷落柱5 m時，應適當降低機身高度，并要加強工作面頂幫管理，以防工作面發生片幫、冒頂現象。

2）過陷落柱段采高控制在2.7 m，采煤機截割速度、截割深度均應適當降低。嚴格支架管理，嚴禁出現跑、冒、滴、漏、串液等現象；保持刮板輸送機平緩，避免出現急彎而導致采煤機側翻問題發生。支架完好，保證支架平直，頂梁接頂嚴實，在陷落柱影響范圍內的液壓支架初撐力均應在24 MPa以上。

3）工作面所有支架頂梁均應嚴密接頂，支架立柱的活柱余量控制在200 mm以上。在過陷落柱期間陷落柱兩側5 個支架范圍內暫時停止放煤，以便提升頂板穩定性。

4）受陷落柱影響推進過程中，可能會造成工作面頂板破碎或冒頂，若發生片幫或冒頂時，要及時在支架頂梁上穿插木梁，使木梁頂住煤幫，起到絞頂護幫作用。

5）過陷落柱期間，每班均應檢查采煤機截割齒，當發現截割齒損壞時及時更換，嚴禁缺乏截割齒時破煤矸，以提升破煤矸效率。

4 結論

1）303 綜放工作面范圍內有發育陷落柱，制約煤炭高效、安全開采。擬采用多點爆破方式破巖后采煤機割矸通過陷落柱的技術方案；制定爆破工藝，爆破后矸石粒徑控制在300 mm以內，利于采煤機截割以及刮板輸送機運輸。

2）頂板穩定是確保303 綜放工作面過陷落柱的關鍵。應嚴格控制采煤機割煤高度以及綜放支架支撐高度，并確保液壓支架初撐力均應在24 MPa以上；在過陷落柱期間，采面頂板及煤壁保持穩定，采面能保持2.1 m/d推進速度。