陳 帥

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司 ，山西 長治 046600）

關(guān)鍵字：綜放工作面；陷落柱；采煤方法；采高；頂板

0 引言

陷落柱是一種特殊地質(zhì)現(xiàn)象，煤層經(jīng)地下水強(qiáng)烈溶蝕后形成溶洞，結(jié)合各種地質(zhì)因素影響引起上覆巖層失穩(wěn)及塌陷，給礦井正規(guī)生產(chǎn)帶來很大的難題[1]，導(dǎo)致煤炭儲量下降，采掘效率降低，生產(chǎn)成本增加，對采煤機(jī)的損害程度加大，若溝通煤層頂?shù)装搴畬?，將造成突水事故[2]。陷落柱已經(jīng)成為影響煤礦企業(yè)高效安全生產(chǎn)的重大隱患。

幾年來國內(nèi)專家及學(xué)者分別就過陷落柱采煤方法展開大量研究及實(shí)踐，黃友金等[3]根據(jù)漳村煤礦的地質(zhì)情況，研究了2502工作面過陷落柱方案的可行性；閆飛[4]對工作面初采期過陷落柱礦壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行了研究；綜采工作面當(dāng)前過陷落柱重點(diǎn)采取重開切眼或者強(qiáng)行通過的方式[5]，本文根據(jù)霍爾辛赫礦井3605工作面的JX26陷落柱的特征，對過陷落柱的可行性進(jìn)行分析與實(shí)踐，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效果。

1 工作面概況

圖1 陷落柱示意圖

霍爾辛赫礦井位于山西省長子縣東南5km處，礦井3#煤層可采儲量為222.45Mt，年生產(chǎn)能力為4.0 Mt/a。3605工作面位于霍爾辛赫礦井六盤區(qū)，切眼長度245m，走向長度 1726m，煤層厚度 5.9m，傾角為7°，采高3.0m，工作面底板標(biāo)高+410m～+465m，工作面布置支架166架。根據(jù)三維地震勘探結(jié)果顯示，在3605綜放工作面存在DX26陷落柱，距切眼794m，東西方向長206m,南北方向90m，為“斧子”形狀，對回采影響比較大，如圖1所示。

表1 3605綜放工作面配套設(shè)備表

2 可行性分析

當(dāng)前，根據(jù)陷落柱出現(xiàn)在工作面內(nèi)的位置、大小、形狀以及采煤方法等因素，3605綜放工作面過陷落柱可有2種方法：一是在運(yùn)輸巷回采至里程805m處開切眼，繞過陷落柱；二是采煤機(jī)強(qiáng)行通過陷落柱。

方案一要進(jìn)行相應(yīng)的巷道掘進(jìn)和工作面長度調(diào)整，技術(shù)難度小，但煤炭虧損量大，準(zhǔn)備時(shí)間長。方案二無需另掘巷道和工作面搬家，不耗損煤炭資源，但在通過過程中可能會存在透水、冒頂壓架、底板下陷等影響工作面推進(jìn)的安全隱患。為此，對陷落柱進(jìn)行了周密的勘探，明確了陷落柱的位置、范圍，查明了該陷落柱為弱含水性，通過過程中涌水量可控，認(rèn)為可以強(qiáng)行通過。

3 采煤方法

通過分析陷落柱的特征及其勘探資料，在3605工作面過陷落柱的過程中，預(yù)計(jì)直接處在陷落柱的范圍內(nèi)的支架為75#-100#，往前推進(jìn)過程中逐漸由“錘把”延伸至“錘頭”，其對應(yīng)支架區(qū)域?yàn)?9#-105#范圍內(nèi)，當(dāng)巖石硬度普氏系數(shù)小于4時(shí)，可用采煤機(jī)直接截割，但牽引速度應(yīng)減??；當(dāng)巖石硬度普氏系數(shù)大于4，采煤機(jī)無法截割時(shí)，則采用人工打眼放炮的方法震動預(yù)裂爆破后采用采煤機(jī)截割，采煤機(jī)的速度控制在1m/min之內(nèi)。

3.1 爆破管理

為快速通過陷落柱勞動組織需做出調(diào)整，檢修班負(fù)責(zé)打眼，打完眼后開始裝藥放炮，中班接早班繼續(xù)進(jìn)行放炮作業(yè)，爆破完后，中班后半班和夜班負(fù)責(zé)割煤兩個(gè)循環(huán)，次日檢修班再負(fù)責(zé)打眼。遇到巖石段較軟區(qū)域打設(shè)雙排眼，上排眼距頂板800mm，向上打設(shè)與水平夾角27°，眼深2m，下排眼距底板600mm，向下打設(shè)與水平夾角21度，眼深2m，每孔裝藥不得超過3卷炸藥，巖石較硬段打設(shè)五花眼，上排眼距頂板800mm，向上打設(shè)與水平夾角27°，眼深2m，中間一排眼垂直于煤壁，深1.8m，下排眼距底板600mm，-21°向下打設(shè)，眼深2m,且所有炮眼都向工作面機(jī)頭方向偏6°，每孔裝裝藥量不得超過4卷藥，每孔裝一枚雷管，分次裝藥，分次起爆，一裝藥和起爆數(shù)量不得大于50個(gè)孔，陷落柱段只有爆破后才可用采煤機(jī)進(jìn)行裝矸，不得強(qiáng)割。

圖2 工作面雙排眼布置平面圖

圖3 工作面五花眼布置平面圖

圖4 工作面炮眼俯視圖

3.2 設(shè)備保護(hù)

放震動炮的目的是為采煤機(jī)切割矸石創(chuàng)造條件，保護(hù)采煤機(jī)，使用廢舊皮帶在工作面放炮區(qū)域掛設(shè)擋矸簾，防止煤幫矸石損壞支架及各種管路。工作面力求多打眼，少裝藥，目的是減少大塊矸石產(chǎn)生，爆破孔數(shù)不能過多，防止落矸量大造成壓死刮板機(jī)，不僅需人工清矸浪費(fèi)大量時(shí)間，且對刮板機(jī)電機(jī)造成損傷。遇到大塊采用放炮處理，不能硬割，同時(shí)每班要及時(shí)更換滾筒截齒及緊刮板螺絲。刮板機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)出矸時(shí)盡量保證煤矸一塊出，防止出現(xiàn)卡板刮板及磨損溜槽現(xiàn)象。

3.3 割矸工序

陷落柱段在爆破后會出現(xiàn)大于500mm×500mm×500mm矸塊無法通過采煤機(jī)，若有大矸塊通過采煤機(jī)時(shí)，容易卡拌刮板機(jī)大鏈，所以在割陷落柱段時(shí)采取從機(jī)尾向機(jī)頭單向割煤，割完機(jī)頭后，空刀向機(jī)尾退采煤機(jī)，在向機(jī)頭割煤或向機(jī)尾退采煤機(jī)的過程中，若有大塊掉落在機(jī)頭滾筒以上，需將采煤機(jī)滾筒升起，將大塊矸石跨過采煤機(jī)兩個(gè)滾筒后，再正常開采煤機(jī)。

3.4 采高控制

工作面無陷落柱正?；夭蓞^(qū)域采高控制在3m，陷落柱區(qū)域采高逐漸下調(diào)至2.8m，盡可能減少陷落柱內(nèi)的割矸厚度，同時(shí)能夠滿足機(jī)組及行人從支架內(nèi)順利通過；同時(shí)陷落柱兩端的5個(gè)支架為采高過渡區(qū)，適當(dāng)留底煤，與陷落柱區(qū)域保持一個(gè)坡度。

3.5 頂板控制

工作面機(jī)頭、機(jī)尾每循環(huán)上3m板梁，同時(shí)在機(jī)頭、機(jī)尾及陷落柱處進(jìn)行上網(wǎng)（經(jīng)緯網(wǎng)規(guī)格：1.0m×10m）工作；陷落柱區(qū)段及時(shí)拉移超前架，拉移支架時(shí)要做到帶壓移架，盡量少降支架立柱。使超前架前梁抵到煤幫，及時(shí)打開護(hù)幫板，以減小支架的端面距，維護(hù)頂板，并確保該區(qū)段支架處撐力不得低于24 MPa。

3.6 排水系統(tǒng)

煤層受陷落柱影響，頂、底板裂隙增多，易溝通上、下部含水層，導(dǎo)致工作面涌水增大，根據(jù)工作面的探放水情況，及臨近工作面回采過程中的涌水情況，經(jīng)計(jì)算預(yù)計(jì)該工作面最大用水量50m3/h，在陷落柱南、北部各開挖一水窩，均安裝2臺BQS30/50/15排水泵，使用φ51mm的排水管路，采用雙回路雙電源供電，確保排水系統(tǒng)滿足工作面的排水能力。

4 結(jié) 論

1）通過對3605綜放工作面過陷落柱采用硬過陷落柱可以多回收煤炭資源15萬t，若每噸煤按照500元計(jì)算，同時(shí)除去截齒等配件材料的損失，最終可以獲取利潤5000多萬元。

2）3605綜采工作面遇到陷落柱，采用強(qiáng)行通過的方式開采，有效緩解了霍爾辛赫礦井采掘銜接的緊張，提高了資源回收率，保證了3605工作面連續(xù)推進(jìn)度，為今后相似工作面強(qiáng)行過陷落柱具有一定借鑒意義。

3）采用采煤機(jī)直接割落矸石和放震動炮相結(jié)合的方式是強(qiáng)行通過工作面陷落柱的直接有效措施。通過對陷落柱區(qū)域的上網(wǎng)工作，加強(qiáng)頂板控制，保證安全回采。