張宇鵬

（晉能控股煤業(yè)集團地煤精通興旺煤業(yè)有限公司，山西 大同 037003）

引言

隨著科技的快速發(fā)展，煤炭行業(yè)也在不斷引入新興的采煤設(shè)備，工作效率逐漸提高，導(dǎo)致煤炭資源的消耗快速增加，由于在采礦的過程中，未能提前將礦井所在的環(huán)境進(jìn)行一個細(xì)致的分析，導(dǎo)致在采掘的過程出現(xiàn)不合理的開采，最終導(dǎo)致了煤炭資源的浪費嚴(yán)重的現(xiàn)象。產(chǎn)生該現(xiàn)象的突出的因素是斷層和陷落柱對采礦過程的影響，在采礦過程中，影響最大的因素是陷落柱的影響。本文通過對霍州煤電集團A 礦進(jìn)行分析調(diào)研，通過鉆探和物探驗證結(jié)合的相關(guān)知識，對晉能控股煤業(yè)集團A 礦的XV5302 工作面陷落柱進(jìn)行勘察，通過記錄陷落柱的形狀、充水性等，使得煤礦開采的時候保證其效率，充分利用煤礦資源。

1 工作面情況

該礦的設(shè)計在進(jìn)行煤礦開采是預(yù)達(dá)150 萬t，礦井的開拓方式是斜井盤區(qū)式，斜井設(shè)備分為主副兩套裝備，主斜井裝配配1.4 m 強力膠帶輸送機，而副斜井是通過裝備雙溝來進(jìn)行提升任務(wù)，在礦區(qū)的南北方向上，各設(shè)立一個進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井。通過考慮煤層的布局情況以及在實際生產(chǎn)過程中的開采情況，在對礦井的設(shè)計中，有了新的改進(jìn)，設(shè)計通過一水平主要對3 號煤層進(jìn)行開采以及二水平主要對9#和15#煤層進(jìn)行開采來進(jìn)行劃分的。

XV5302 工作面是該礦155 盤區(qū)的回采工作面，在這次的設(shè)計有改進(jìn)，煤層厚度1.9 m～2.80 m，傾斜長175.50 m，走向長761.71 m，煤層的平均厚度2.38 m，其中煤層的每一層中含有0.23 m夾矸，較為穩(wěn)定，儲備量為431112.68t，XV5302 工作面的充水水源以上覆K2 石灰?guī)r層間裂隙水和上部采空區(qū)積水為主，針對該區(qū)進(jìn)行探查和投放，以X46 和X44 陷落柱在工作面進(jìn)行工作，其中關(guān)于X44 陷落柱采用甩掉，則會使得X46 能夠通過。X46 和X44 陷落柱對該工作面都有會有一定的影響，因此在進(jìn)行設(shè)計的過程中，考慮將X46 邊緣為設(shè)計停采線，在進(jìn)行開采過程中對該表面回風(fēng)巷在設(shè)計中要揭露X15-2，通過對工作情況的觀察，記錄X46 和X44 的具體位置，并根據(jù)相關(guān)運行情況來確定相關(guān)方案。

2 陷落柱探測

針對該工作表面的陷落柱進(jìn)行觀察分析，首先通過物探先行，鉆探跟進(jìn)的方法來進(jìn)行探測，如果在實際的實施中存在問題，在進(jìn)行巷探方法進(jìn)行解決。

2.1 物探探測

在對工作面進(jìn)行坑透的過程，通常采用的設(shè)備是坑透儀，該儀器可以通過記錄巖石吸收系數(shù)CT 成像圖和實測場強曲線的變化來進(jìn)行全面比對[1]，確定一個合理的地質(zhì)情況解釋。

通過對相關(guān)資料進(jìn)行分析，可以看出由于陷落柱X44 的存在，對2#區(qū)有一定的影響，陷落柱X46 的存在對3#區(qū)有一定的影響所致，探測異常區(qū)特征分析，如表1 所示。

2.2 鉆探探測

觀測坑透的結(jié)果，相應(yīng)的對陷落柱X44、X46 和X15-2 進(jìn)行探測鉆孔的設(shè)計，進(jìn)行3 個鉆孔設(shè)計的分別是陷落柱X44 和X15-2，X46 為10 個鉆孔。鉆孔布置，如下頁圖1 所示，具體參數(shù)，如下頁表2 所示。

表2 探測陷落柱設(shè)計鉆孔參數(shù)

圖1 設(shè)計鉆孔相對位置示意

在對陷落柱的孔設(shè)計中，標(biāo)定1#～5#孔在工作過程中起探測作用，6～10#孔在工作過程中的作用是輔助驗證作用，在工作的過程中，通過線記錄陷落柱所處的工作位置，后進(jìn)行圈定邊界為主要的方法。先在XV5203 巷（進(jìn)風(fēng)巷）施工設(shè)計3#孔，記錄在工作狀態(tài)中陷落柱的狀態(tài)，然后對其進(jìn)行先關(guān)參數(shù)的調(diào)整。在XV5204 巷（回風(fēng)巷）進(jìn)行相應(yīng)的鉆孔時，對設(shè)計孔的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并結(jié)合工作狀態(tài)進(jìn)行驗證。陷落柱X46 的實際工作過程中有效孔的個數(shù)為13 個，包括8 個其主要探測作用的鉆孔，以及5 個起輔助驗證作用的鉆孔。通過對鉆探返回巖粉進(jìn)行分析，得出的結(jié)果是采用陷落柱X46 不含水，主要的含量是以泥巖為主，并有少量的砂巖和石灰?guī)r[2]。

陷落柱X15-2 是巷道揭露陷落柱，在設(shè)計中，將3 個鉆孔放置在陷落柱內(nèi)，在實際的工作環(huán)境中，其有效作用的是6 個鉆孔，通過對該陷落柱的邊界進(jìn)行確定，并且保證形狀基本符合（圖2）陷落柱X44 探測是通過記錄陷落柱的邊緣為主要的目的，所以，先通過施工1#孔來保證邊界，然后在通過2#、3#孔來保證另一側(cè)的邊界，通過確定陷落柱的位置，得到的結(jié)果于預(yù)期的位置均相差不大。鉆探探測成果，如圖2所示。

圖2 鉆探探測成果

2.3 巷探

鉆探結(jié)果表明，通過對研究的3 個陷落柱的工作情況進(jìn)行分析，均能夠到達(dá)預(yù)期的目的，不需要進(jìn)行一步驗證。

2.4 回采方案

通過探測結(jié)果顯示，將該工作面設(shè)計停采線在一定的方向進(jìn)移動，當(dāng)外移220 m 時，能夠強行通過陷落柱X46 和X15-2，對陷落柱X44 邊緣的10 m 出的地方通過末采的方法。該種方案能夠保證該工作面的采儲量有效地增加，能夠保證近30%。

3 實際揭露與探測對比總結(jié)

在回采過程中，可以發(fā)現(xiàn)只有陷落柱X15-2 在該過程中與預(yù)期的結(jié)果相似，而X46 和X15-2 在工作面內(nèi)揭露，鉆探探測成果與實際揭露對比，如圖3所示。

圖3 鉆探探測成果與實際揭露對比

通過對該過程的結(jié)果進(jìn)行分析可知，由于在探測時陷落柱X46 所涉及的范圍很小，因此在工作過程中表現(xiàn)得結(jié)果與預(yù)期結(jié)果比較相似[3]。而陷落柱X46需探測范圍大，這就導(dǎo)致工作面的中部距離較遠(yuǎn)，在回采的過程中，可以很明顯的看出陷落柱和煤層的接觸中并不是直接的一個面全部接觸，而是呈階梯狀，很容易在判斷過程中出現(xiàn)誤判。

4 結(jié)語

在煤礦的生產(chǎn)中，陷落柱對其影響非常大，對陷落柱的導(dǎo)水性、空間位置、形態(tài)進(jìn)行探測分析，精準(zhǔn)推測陷落柱的參數(shù)對未來煤礦行業(yè)在有效開采過程具有重大的影響。對晉能控股煤業(yè)集團A 礦XV5302 工作面陷落柱探測，物探劃定異常區(qū)，在通過鉆探來進(jìn)行驗證，并與在工作環(huán)境中的實際揭露陷落柱與陷落柱的探測進(jìn)行對比，可以得出結(jié)果，通過先物探然后在鉆探的方式，能夠到達(dá)預(yù)期的結(jié)構(gòu)。