采煤工作面过陷落柱技术研究

梁瑞斌

（汾西正帮煤业有限责任公司，山西 孝义 032300）

陷落柱是华北地区煤炭开采中常遇地质构造，陷落柱发育会给覆岩稳定性带来不利影响[1-2]。当采、掘作业面遇陷落柱时常规做法时采用跳采方式过陷落柱，但是这种技术方法会给回采工作面正常布置带来影响同时会造成煤炭资源浪费[3-4]。近些年来部分矿井开采采用平推硬过方式过陷落柱，现场也取得显著的应用成果[5-7]。文中就以山西某矿18301综采工作面过X11陷落柱为工程背景，对采区的过陷落柱技术措施进行详细阐述，以期能为其他矿井过陷落柱工作高效开展提供一定借鉴。

1 工程概况

18301综采工作面开采的8号煤层埋深平均490 m，采用综放采煤工艺，采面设计走向推进长度1 920 m、倾向长度210 m。8煤平均厚3.6 m，直接顶为砂质泥岩、基本顶为粉砂岩、直接底为泥岩、页岩。采面开采时采用89组液压支架（型号ZY10000/36/55D）、2组过渡支架（型号为ZYG1000/36/55D），采面上、下端头回采巷道内超前支护分别采用3组超前支架（型号为ZQL2×4000/27/56）。采面推进350

m时位移采面上部位置的130号—141号液压支架揭露预先探测到的不导水X11陷落柱，该陷落柱短轴×长轴=12 m×18 m，陷落柱内充填物以破碎的中粗砂岩、粉砂岩以及粉砂岩为主并被泥岩胶结，但是胶结性整体较差。

2 过陷落柱技术措施

在采面过陷落柱时若采用跳采方式则需要重新掘进回采巷道，并浪费煤炭约接近1万t。因此，矿井提出平推硬过方式过陷落柱。在采面过陷落柱时需要依据陷落柱内破碎的煤岩体强度采用采煤机截割或采用松动爆破辅助破岩方式。在采面推进至与陷落柱相距5 m时现场取陷落柱内岩样做力学测试，得到岩样单轴抗压强度达到62 MPa，较为坚硬。若采煤机直接截割岩石势必会加剧采煤机截割齿磨损。

当采面靠近陷落柱时应适当降低采煤机割煤高度，确保采煤机可正常通过陷落柱，同时应确保刮板输送机平直。在采面正常生产时合理调整采面机头、机尾推进距离，并做好端头支护工作，确保采面过陷落柱时底板平稳，尽量不出现倾角。采煤机在陷落柱影响范围内截割煤岩时推进速度稳定在1 m/min左右，并时刻关注采煤机运行情况以及采面顶板稳定性，当顶板有冒落征兆时可适当增加液压支架工作阻力。

3 爆破辅助破岩

由于陷落柱内砂岩、粉砂岩强度高，为此采用爆破辅助采煤机破岩。在采面爆破方式采用一次打眼分段装乳化炸药方式，封孔采用黄土炮泥、水炮泥分段交替布置方式，具体爆破孔装药方式见下页图1所示。采面内布置的炮眼深度为1 800 mm，并与煤壁有75°仰角，每个爆破孔装入3卷炸药。爆破孔布置成三排，并呈“五花眼”布置形式，上排、下排爆破孔与煤层顶板间距500 mm、与底板间距距600 mm，中排爆破孔与巷道底板相距1 450 mm，爆破孔排距均为1 400 mm，具体布置方式见下页图2所示。

采煤机在爆破辅助破岩位置截割煤岩层时截个深度控制在600 mm左右，推进速度应控制在4 m/min以内，从而确保采面顶板岩层稳定。在截割破煤、岩过程中应强化高压喷雾洒水，降低粉尘浓度，提高作业效率。

图1 爆破孔装药结构

图2 爆破孔布置示意图（mm）

在爆破前应尽量使刮板输送机靠近综采支架，从而降低爆破对刮板输送机影响。采面130号—141号液压支架会直接揭露陷落柱，因此，在揭露陷落柱前采用废旧输送胶带提前包裹液压支架立柱，防治爆破过程中产生的破碎岩体对液压支架影响，最大程度降低松动爆破给综采设备造成影响。针对陷落柱中部可能有高硬度破碎岩层问题，在现场可采用缩短爆破孔间距并适当增加爆破孔内炸药量方式提高破岩效果。爆破后产生的破碎岩体粒径尽量控制在300 mm以内，从而降低爆破对刮板输送机等综采设备影响，并降低刮板输送机输送载荷。

4 过陷落柱期间顶板管理技术措施

在采面过陷落柱期间应强化端头支护，按照作业规程要求采用增设单体支柱方式对顶板岩层控制，推进过后应及时回撤支柱，确保岩层及时垮落。在过陷落柱前应仔细排查液压支架，确保支架工作阻力均在正常范围内，顶梁与煤层顶板接触紧密。在推进过程中应采用带压移架方式，避免破碎岩体在移架过程中冒落。当移架后端面距离在518 mm以上时，在支架上增加布置两个板梁，并确保板梁连接紧密。

5 结论

1）采面回采过程终于陷落柱会给采面正常生产带来不利影响。在分析陷落柱分布形态以及导水性基础上，提出采用平推硬过方式过陷落柱，并采用松动爆破方式辅助采煤机破岩，从而实现了18301综采工作面顺利、快速通过X11陷落柱，并提高了采煤煤炭采收率。

2）在采煤机破岩时应合理采煤机割煤以及液压支架支撑高度，在截割过陷落柱时尽量降低采高，减少采煤机破岩量。在过陷落柱期间应强化采面顶板管理，综采支架顶板应与顶板岩层紧密接触，支架有足够支撑阻力。

3）18301综采工作面采用平推硬过方式过陷落柱为矿井其他采面过陷落柱提供了经验借鉴。但是采面采用平推硬过陷落柱时应提前采用物探、化探以及钻探等方式对陷落柱是否含水、是否导水以及内部是否有大量有毒有害气体进行详细探测，只有充分掌握陷落柱发育形态以及陷落柱内破碎煤岩体分布情况，方可有针对性制定采面过陷落柱措施，确保采面生产安全。