摘要:文章分析了同煤集團(tuán)燕子山礦14-3#層303盤區(qū)8303工作面回采過程中遇到的陷落柱地質(zhì)狀況,同時(shí)陷落柱下沉過程中由于重力滑動(dòng)和摩擦造成附近的圍巖斷裂和變形,產(chǎn)生派生構(gòu)造,在陷落柱邊緣形成多道斷層,從而產(chǎn)生地塹地壘。針對(duì)陷落柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),文章得出的結(jié)論是:工作面不能采取普通的巖石松動(dòng)爆破通過該陷落柱,必須改變傳統(tǒng)的爆破方式,采用深眼爆破和風(fēng)鉆局部補(bǔ)眼技術(shù),并改進(jìn)裝藥的方法,進(jìn)而取得了很好的效果,達(dá)到了安全生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞:綜采工作面;陷落柱;深眼爆破;涌水處理;調(diào)整割煤工藝

中圖分類號(hào):TD265文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0147-02

一、工作面概況

1.14-3#層303盤區(qū)8303工作面位于303盤區(qū)北翼,工作面對(duì)應(yīng)上覆為12-2#層8303、8305已采面及小窯采空區(qū)。工作面煤層較穩(wěn)定,大部分有兩層夾石,夾石厚度為0.05～0.4米,煤厚為2.4～3.2米,平均2.9米。工作面地質(zhì)構(gòu)造校簡(jiǎn)單,共揭露8條斷層,其中在頭巷340米處揭露的落差為2.9米,正斷層對(duì)回采影響較大。

2.工作面水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單,煤巖層含水微弱,含水系數(shù)為0.1。工作面對(duì)應(yīng)上覆12-2#層8303、8305工作面及小窯采空區(qū)積水已經(jīng)過鉆孔放水,11#層小窯采空區(qū)積水不明。在回采初期已對(duì)工作面上覆局部低洼處積水作好應(yīng)對(duì)措施。

3.由于上覆為采空區(qū),回采過程中為防止上覆有害氣體下泄的威脅,已進(jìn)行了升壓通風(fēng)管理。

二、陷落柱賦存狀況

本工作面于2008年7月28日早班回采至采位為頭巷258米、尾巷252米時(shí),在工作面33#架至47#架突然揭露大面積全斷面巖石,通過對(duì)揭露的性狀分析及鉆孔探測(cè),確定為陷落柱,初步推測(cè)陷落柱的范圍呈橢圓狀,長(zhǎng)軸大于46米,短軸大于30米,位置為橫向靠近工作面頭部,縱向已接近頭巷340米處。揭露的落差為2.9米斷層,重新開掘切巷如避開斷層和陷落柱的影響資源損失較大,且需要全隊(duì)停產(chǎn)等待。為此礦黨政果斷決定采取有力措施推過影響區(qū)域,以提高資源回收率,緩解生產(chǎn)銜接。經(jīng)過全礦上下52天的拼博奮戰(zhàn),于2008年9月17日終于采過陷落柱,完成了預(yù)定目的。

經(jīng)過實(shí)際揭露,陷落柱的長(zhǎng)軸為75米,短軸為55米,陷落柱的不規(guī)則下沉,造成柱體內(nèi)巖塊松散,巖性不一致,硬度有較大差別,部分夾雜煤屑?jí)K,同時(shí)陷落柱下沉過程中由于重力滑動(dòng)和摩擦造成附近的圍巖斷裂和變形,產(chǎn)生派生構(gòu)造,在陷落柱邊緣形成多道斷層,從而產(chǎn)生地塹地壘,使工作面起伏不平。

陷落柱在下沉過程中形成漏斗狀凹陷區(qū)域,使上覆頂板巖層的連續(xù)性遭到破壞,陷落柱范圍內(nèi)頂板涌水量急增,造成生產(chǎn)環(huán)境惡化。

三、施工組織方法

采用深孔爆破技術(shù),調(diào)節(jié)工作面采高,調(diào)整割煤工藝,局部采用風(fēng)鉆打眼放炮來(lái)達(dá)到松動(dòng)巖石,打放水孔治理涌水,并對(duì)設(shè)備進(jìn)行妥善保護(hù)。成立以礦領(lǐng)導(dǎo)為首的過陷落柱領(lǐng)導(dǎo)組,統(tǒng)一指揮,協(xié)調(diào)合作。

1.深孔爆破法。

(1)采用隔架打眼的方法:鉆機(jī)隊(duì)二班負(fù)責(zé)打深眼,要求在陷落柱范圍內(nèi)每架打一個(gè)眼,即鉆機(jī)隊(duì)二班第一天打單數(shù)架號(hào)位置的眼,第二天打雙數(shù)架號(hào)位置的眼,這樣可以保證日推進(jìn)3米。要求孔深6米,孔徑53毫米,距底板0.8米,孔距3米,炮眼必須平行于底板。

(2)裝藥方法:采用導(dǎo)爆索引爆,分散裝藥結(jié)構(gòu),使用4#礦用巖石硝銨炸藥,每孔裝藥量為4公斤,見如圖4所示。先將導(dǎo)爆索插入藥卷中,用膠帶裹牢,插入孔底,接著再裝一卷藥,隨后裝兩卷炮土,每卷炮土長(zhǎng)5米,然后再兩卷藥,最后用炮土封好。在實(shí)際操作過程中,為提高爆破效果,根據(jù)巖石的硬度和破碎程度的不同,優(yōu)化了爆破參數(shù),進(jìn)一步提高了巖石的松動(dòng)效果,采用了4.5米和6米的孔深,裝藥結(jié)構(gòu)也有所變化,孔深為4.5米時(shí)裝4卷藥,孔深為6米時(shí)裝6卷藥,裝藥結(jié)構(gòu)如圖4所示:

(3)爆破方法:導(dǎo)爆索使用雷管引爆,采用逐個(gè)爆破的方法爆破。

2.結(jié)合風(fēng)鉆局部補(bǔ)眼爆破。在巖石震動(dòng)效果不佳的地方,如工作面上部通常在深孔爆破后仍有較大巖塊,影響機(jī)組截割,采用風(fēng)鉆打眼放小炮破碎,眼深為1.5米,每眼裝藥400克。

3.調(diào)整了割煤工藝。由于工作面頭尾落差達(dá)12米,頭低尾高,所以采用超前拉架割單刀的方式,即機(jī)組上行截割煤巖,下行裝煤。每個(gè)循環(huán)必須保證工程質(zhì)量。

4.采用打放水孔的方法,及時(shí)排放工作面涌水。在頭巷陷落柱范圍內(nèi),每隔10米打一個(gè)放水孔和2301巷貫通進(jìn)行排水。在二部皮帶頭低洼處打兩個(gè)放水孔與2301巷貫通進(jìn)行排水。采取以上措施后對(duì)陷落柱的頂板涌水的治理能夠滿足生產(chǎn)要求。

5.加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。在陷落柱范圍內(nèi)將支架的四個(gè)立柱用皮帶包裹防止損壞,同時(shí)在支架的前探梁下再吊一道覆蓋工作面全高的皮帶,防止爆破飛石和提高裝巖效果。

6.調(diào)整工作面采高。工作面采高調(diào)整到2.3～2.5米,以滿足機(jī)組的最小通過高度和留有一定的安全間隙為限。

四、施工安全技術(shù)要求

1.爆破前將支架、管線等嚴(yán)格保護(hù),避免損傷;爆破后必須將電纜槽和支架內(nèi)的石塊雜物清理干靜。

2.在陷落柱范圍內(nèi)每個(gè)循環(huán)必須超前拉架,保證達(dá)到最小控頂要求。

3.每天由鉆機(jī)隊(duì)二班負(fù)責(zé)打深眼爆破,早夜班按正常循環(huán)進(jìn)刀及小孔破碎大塊巖石,工作面必須割平,支架放平,不容許急提急剎。在陷落柱范圍內(nèi)嚴(yán)格控制機(jī)組速度,不得超過2米/分鐘。不得利用機(jī)組強(qiáng)行截割圍巖。

4.加大機(jī)電檢修力度,保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),特別是保證支架初撐力和工作阻力,不得出現(xiàn)跑、冒、漏、串、滴等現(xiàn)象,支架工必須將支架升緊升牢,保證達(dá)到支護(hù)效果。

5.在過陷落柱期間,工作面附近必須存放50根鋼梁、100根單體柱及20套鋼針,以備不時(shí)之需。

五、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過50余天的艱苦奮戰(zhàn),工作面比較順利地通過了陷落柱,并在短時(shí)間內(nèi)通過了陷落柱伴生的斷層影響區(qū)段,取得了很好的效果。

1.節(jié)省了重開切眼巷道及二次搬家準(zhǔn)備的工程量,相對(duì)節(jié)約了大量的財(cái)物和人工的投入。

2.如果進(jìn)行小搬家必須避開340米處落差2.9米斷層的影響,采用連續(xù)回采出來(lái)后多生產(chǎn)原煤 1.7萬(wàn)噸,提高了資源回收率。

3.為將來(lái)過類似地質(zhì)構(gòu)造影響提供了一次有益的參照,積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和辦法。

通過對(duì)比,產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益約100萬(wàn)元。

作者簡(jiǎn)介:方志剛(1980-),男,山西大同人,同煤集團(tuán)燕子山礦綜采三隊(duì)助理工程師,研究方向:采礦技術(shù)發(fā)展。