霍尔辛赫3605综放工作面过陷落柱采煤方法

陈 帅

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司 ，山西 长治 046600）

关键字：综放工作面；陷落柱；采煤方法；采高；顶板

0 引言

陷落柱是一种特殊地质现象，煤层经地下水强烈溶蚀后形成溶洞，结合各种地质因素影响引起上覆岩层失稳及塌陷，给矿井正规生产带来很大的难题[1]，导致煤炭储量下降，采掘效率降低，生产成本增加，对采煤机的损害程度加大，若沟通煤层顶底板含水层，将造成突水事故[2]。陷落柱已经成为影响煤矿企业高效安全生产的重大隐患。

几年来国内专家及学者分别就过陷落柱采煤方法展开大量研究及实践，黄友金等[3]根据漳村煤矿的地质情况，研究了2502工作面过陷落柱方案的可行性；闫飞[4]对工作面初采期过陷落柱矿压显现特征进行了研究；综采工作面当前过陷落柱重点采取重开切眼或者强行通过的方式[5]，本文根据霍尔辛赫矿井3605工作面的JX26陷落柱的特征，对过陷落柱的可行性进行分析与实践，取得了良好的经济与社会效果。

1 工作面概况

图1 陷落柱示意图

霍尔辛赫矿井位于山西省长子县东南5km处，矿井3#煤层可采储量为222.45Mt，年生产能力为4.0 Mt/a。3605工作面位于霍尔辛赫矿井六盘区，切眼长度245m，走向长度 1726m，煤层厚度 5.9m，倾角为7°，采高3.0m，工作面底板标高+410m～+465m，工作面布置支架166架。根据三维地震勘探结果显示，在3605综放工作面存在DX26陷落柱，距切眼794m，东西方向长206m,南北方向90m，为“斧子”形状，对回采影响比较大，如图1所示。

表1 3605综放工作面配套设备表

2 可行性分析

当前，根据陷落柱出现在工作面内的位置、大小、形状以及采煤方法等因素，3605综放工作面过陷落柱可有2种方法：一是在运输巷回采至里程805m处开切眼，绕过陷落柱；二是采煤机强行通过陷落柱。

方案一要进行相应的巷道掘进和工作面长度调整，技术难度小，但煤炭亏损量大，准备时间长。方案二无需另掘巷道和工作面搬家，不耗损煤炭资源，但在通过过程中可能会存在透水、冒顶压架、底板下陷等影响工作面推进的安全隐患。为此，对陷落柱进行了周密的勘探，明确了陷落柱的位置、范围，查明了该陷落柱为弱含水性，通过过程中涌水量可控，认为可以强行通过。

3 采煤方法

通过分析陷落柱的特征及其勘探资料，在3605工作面过陷落柱的过程中，预计直接处在陷落柱的范围内的支架为75#-100#，往前推进过程中逐渐由“锤把”延伸至“锤头”，其对应支架区域为39#-105#范围内，当岩石硬度普氏系数小于4时，可用采煤机直接截割，但牵引速度应减小；当岩石硬度普氏系数大于4，采煤机无法截割时，则采用人工打眼放炮的方法震动预裂爆破后采用采煤机截割，采煤机的速度控制在1m/min之内。

3.1 爆破管理

为快速通过陷落柱劳动组织需做出调整，检修班负责打眼，打完眼后开始装药放炮，中班接早班继续进行放炮作业，爆破完后，中班后半班和夜班负责割煤两个循环，次日检修班再负责打眼。遇到岩石段较软区域打设双排眼，上排眼距顶板800mm，向上打设与水平夹角27°，眼深2m，下排眼距底板600mm，向下打设与水平夹角21度，眼深2m，每孔装药不得超过3卷炸药，岩石较硬段打设五花眼，上排眼距顶板800mm，向上打设与水平夹角27°，眼深2m，中间一排眼垂直于煤壁，深1.8m，下排眼距底板600mm，-21°向下打设，眼深2m,且所有炮眼都向工作面机头方向偏6°，每孔装装药量不得超过4卷药，每孔装一枚雷管，分次装药，分次起爆，一装药和起爆数量不得大于50个孔，陷落柱段只有爆破后才可用采煤机进行装矸，不得强割。

图2 工作面双排眼布置平面图

图3 工作面五花眼布置平面图

图4 工作面炮眼俯视图

3.2 设备保护

放震动炮的目的是为采煤机切割矸石创造条件，保护采煤机，使用废旧皮带在工作面放炮区域挂设挡矸帘，防止煤帮矸石损坏支架及各种管路。工作面力求多打眼，少装药，目的是减少大块矸石产生，爆破孔数不能过多，防止落矸量大造成压死刮板机，不仅需人工清矸浪费大量时间，且对刮板机电机造成损伤。遇到大块采用放炮处理，不能硬割，同时每班要及时更换滚筒截齿及紧刮板螺丝。刮板机及转载机出矸时尽量保证煤矸一块出，防止出现卡板刮板及磨损溜槽现象。

3.3 割矸工序

陷落柱段在爆破后会出现大于500mm×500mm×500mm矸块无法通过采煤机，若有大矸块通过采煤机时，容易卡拌刮板机大链，所以在割陷落柱段时采取从机尾向机头单向割煤，割完机头后，空刀向机尾退采煤机，在向机头割煤或向机尾退采煤机的过程中，若有大块掉落在机头滚筒以上，需将采煤机滚筒升起，将大块矸石跨过采煤机两个滚筒后，再正常开采煤机。

3.4 采高控制

工作面无陷落柱正常回采区域采高控制在3m，陷落柱区域采高逐渐下调至2.8m，尽可能减少陷落柱内的割矸厚度，同时能够满足机组及行人从支架内顺利通过；同时陷落柱两端的5个支架为采高过渡区，适当留底煤，与陷落柱区域保持一个坡度。

3.5 顶板控制

工作面机头、机尾每循环上3m板梁，同时在机头、机尾及陷落柱处进行上网（经纬网规格：1.0m×10m）工作；陷落柱区段及时拉移超前架，拉移支架时要做到带压移架，尽量少降支架立柱。使超前架前梁抵到煤帮，及时打开护帮板，以减小支架的端面距，维护顶板，并确保该区段支架处撑力不得低于24 MPa。

3.6 排水系统

煤层受陷落柱影响，顶、底板裂隙增多，易沟通上、下部含水层，导致工作面涌水增大，根据工作面的探放水情况，及临近工作面回采过程中的涌水情况，经计算预计该工作面最大用水量50m3/h，在陷落柱南、北部各开挖一水窝，均安装2台BQS30/50/15排水泵，使用φ51mm的排水管路，采用双回路双电源供电，确保排水系统满足工作面的排水能力。

4 结 论

1）通过对3605综放工作面过陷落柱采用硬过陷落柱可以多回收煤炭资源15万t，若每吨煤按照500元计算，同时除去截齿等配件材料的损失，最终可以获取利润5000多万元。

2）3605综采工作面遇到陷落柱，采用强行通过的方式开采，有效缓解了霍尔辛赫矿井采掘衔接的紧张，提高了资源回收率，保证了3605工作面连续推进度，为今后相似工作面强行过陷落柱具有一定借鉴意义。

3）采用采煤机直接割落矸石和放震动炮相结合的方式是强行通过工作面陷落柱的直接有效措施。通过对陷落柱区域的上网工作，加强顶板控制，保证安全回采。