特厚煤层综放工作面过泥状陷落柱构造技术研究与应用

余磊

摘 要 通过对工作面陷落柱内部进行技术改造，硬化陷落柱影响范围的围岩，从而提高围岩强度，使工作面成功的直接过了岩溶陷落柱，并实现了安全高效生产。

关键词 特厚煤层 综放工作面 过泥状陷落柱 技术研究

中图分类号：TD353 文献标识码：A

1项目背景

山西兴县金地煤业有限公司13203运输顺槽掘进时揭露一个泥状岩溶陷落柱构造，位于13203切眼280米处，经调查分析该构造地表对应位置位于耕集梁上部，对应地面标高+1440m，地表被杂草覆盖，埋深287m。为探明陷落柱侵入煤层范围及富水情况，采用钻机进行了探查，共施工6个钻孔，根据钻孔探查分析，陷落柱顺13203运输顺槽巷道方向延伸36m，巷道上部延伸进入工作面15 m，巷道下部延伸18m。钻孔最大涌水量为20m3/h，水量随着逐渐疏放7天后减少至1.5m3/h，经过钻孔疏放水，陷落柱内含水基本被疏放，累计放水量5000m3左右。

为减少13203工作面生产运输环节，采用U型钢棚式支护施工巷道穿过了此陷落柱，实际揭露陷落柱长度为36m，其中外段4m为煤层风氧化带，里段6m为煤层风氧化，中间26m为黄泥带，主要成分為土黄色泥岩，遇水软化后成泥浆状。此陷落柱对周边煤层倾角影响3？9埃萋浣俏？0啊O锏涝谑┕す讨校サ准傲桨镉猩倭苛芩？

由于陷落柱为土黄色泥岩，且遇水软化成黄泥浆状，这样因为底板软造成综采工作面开采时支架无法移架。为解决此难题，经分析可采用工作面回收支架等设备改造方案。回收支架改造方案需配掘170m巷道，同时在改造位置提前安装3个排头架，推采至陷落柱35m时工作面下段45m开始铺网上绳扩帮，随后工作面下段进行搬家，共需回收25个支架，预计从开始铺网到改造完成需25天时间，而矿井只有一个回采工作面，这样将造成期间没有产量，给矿井经营带来比较大的困难。为实现工作面连续生产，针对陷落柱构造情况及综放工作面工艺特点，开展了厚煤层综放工作面过泥状陷落柱构造技术研究与应用。

2详细内容

2.1疏水改造技术应用

为探明陷落柱侵入煤层范围及富水情况，采用钻机进行了探查，共施工6个钻孔，其中1#孔深87m，陷落柱深度平距27.3m，此孔钻探至11m出水，最大涌水量为20m3/h，水量随着逐渐疏放7天后减少至1.5m3/h；2#孔深50m，陷落柱深度平距11.3m；3#孔深50m，陷落柱深度平距22.8m；4#孔深87m，陷落柱深度平距21.8m；5#孔深38m，陷落柱深度平距33m；6#孔深50m，陷落柱深度平距21.3m，此孔钻探至18m出水，最大涌水量10m3/h，5天后水量减少至0.5m3/h。

补充钻探共布置3组平行孔，每组2个，一个方位角为N116？，角度0埃硪桓龇轿唤俏狽116埃嵌任？5埃谝蛔榭咨？5m、22m，第二组孔深18m、16m，第三组孔深22m、19m，每组钻孔间距为7m。

2.2人工底板加固技术应用

加固岩溶陷落柱段巷道底板，即在巷道底板采用铺设双层轨道及浇筑混凝土方式，轨道采用22kg，底板加固总厚度为500 mm，先铺设垂直巷道横向轨道，间距300 mm，浇筑完后再顺巷道铺设一层轨道，轨道间距300 mm。

2.3高水材料置换技术应用

根据陷落柱揭露及钻探情况，陷落柱改造共布置2条平行巷道，巷道与13203运输顺槽夹角为60埃露任？0埃锏乐淞羯？米岩柱，长度分别为21m、16m。另外再施工4段支巷，长度分别为6 m、5m、5m、7 m。巷道采用梯形木棚支护，上净宽拙桓撸？.8？.5 m，棚距为700mm，顶板临时支护采用木支护，掘进工艺采用放小炮风镐掘，尽量避免减少对陷落柱段顶帮的破坏。

巷道施工顺序为先施工第一条巷，第一条巷道施工完后在浇筑高水材料的过程中施工第二条巷道和支巷，施工完后同时对第二条巷道和支巷进行浇筑。巷道底板浇筑完成后在巷道顶板预安装注浆管，然后在13203运输顺槽对充填巷道进行砌墙封闭，封闭后利用充填泵通过预留的充填管路对巷道充填高水材料，巷道充满为止。

2.4综放工作面穿过陷落柱措施

（1）推采过程中岩溶陷落柱段利用支架上方铺网法来控制顶板的完整性。铺网注意事项：铺网时工作面必须停止采煤机和前溜子并闭锁。

网的规格为1.5？5.0（m2），用10#铁丝编织的径、纬金属网，网孔规格为30？0（mm2），要求金属网顺倾向铺开，网与网沿倾向搭接500mm，走向搭接500mm，用12#铁丝双丝、双扣，以扣与扣间距不大于200mm为准进行连网，上单层网。如果顶板破碎严重铺网使用双层进行。

（2）工作面底板为高水材料浇筑的硬底，所以构造段范围内的支架拉架期间哪架见硬底及时拉该架，分段拉齐，快速控制顶帮。

（3）该陷落柱岩体软岩，则采用采煤机切割的方式通过，陷落柱段两侧必须平缓过渡，严禁出现台阶，确保运输机平稳运行。

（4）采煤机在采煤机割至陷落柱时，要跟机拉架，割一架拉一架，时刻注意设备运行情况，注意顶板和煤帮的情况，放慢采煤机速度，防止片帮和顶板流货，保持均匀的通过陷落柱，出现异常情况是及时停车。后溜子配好煤，防止将黄泥直接上转载机出现拌刮板或开不动现象。

3应用效果

在陷落柱延于工作面煤层范围内掘进巷道，对陷落柱内部顺煤层底板位置进行加固，形成人工煤层底板，满足支架移架底板强度要求，同时对掘进巷道采用高水材料充填，提高陷落柱开采范围内岩层强度，加强工作面开采时陷落柱煤壁强度，解决片帮及冒顶问题，来实现工作面连续生产。

推采过程中岩溶陷落柱段利用支架上方铺网法来控制顶板的完整性。直接推采过岩溶陷落柱比绕过陷落柱与搬家跳采法比，多回收煤炭资源4万吨，并减少掘170m配巷的工程量。

4结论

在13203工作面地质条件复杂，工作面倾角大、煤层裂隙发育、煤层松软的情况下，采取“硬过岩溶陷落柱法”成功的直接过了岩溶陷落柱，解决了矿井当前面临停产的困难有效的降低了职工劳动强度、提高了13203工作面的施工安全系数，解决了特厚煤层综采机械化在复杂地质条件下遇地质构造制约生产的瓶颈难题，实现了安全高产高效，为国内相似条件工作面的应用和推广，积累了成功的实践经验。