增子坊矿303综放面爆破过陷落柱技术实践

吴 琼

（铁峰煤业增子坊矿，山西 朔州 036000）

陷落柱是岩溶导致的特殊地质构造，井工开采矿井回采范围内发育有陷落柱时会给采面布置、巷道掘进及开采的煤质有显著影响［1-2］。同时陷落柱内岩层裂隙发育、有大块的矸石，给回采工作面正常回采带来安全威胁［3］。当矿井开采遇到导水或者瓦斯集聚陷落柱时一般通过留设保护煤柱通过陷落柱；当陷落柱不导水且位于采面中部时，若留设煤柱不仅需要重新掘进切眼、搬运开采设备，而且还会造成煤炭资源的浪费［4-5］。为此，当条件允许时可采取平推硬过方式过陷落柱［6-8］。本文以增子坊矿303 综放工作面过X101、X103 等陷落柱为工程实例，结合采面生产情况、陷落柱发育情况，拟定采面过陷落柱技术措施，以期实现安全、高效开采。

1 工程概况

增子坊矿5#层303 综放工作面位于三盘区，周围均为实体，采面底板标高+754～+783 m，地面标高+950～+1 045 m。工作面可推进长度1 940 m、倾斜长度195 m，所采的5#煤层为优质的无烟煤，煤层厚度11.96 m、倾角5°～12°，普氏系数f=2-3。顶底板岩性见图1。采面采煤机型号为MG300/720-AWD，采高3 800 mm，截深0.8 m、采放比为1∶2.15。

图1 5#煤顶底板岩性

303 工作面地质构造复杂，采面内发育有5 处陷落柱，具体赋存情况见表1，303 工作面平面见图2。

表1 采面陷落柱赋存情况

图2 303 工作面平面

2 过陷落柱技术

根据探测钻孔现场取样结果，303 综放工作面开采区域内陷落柱岩样抗压强度在60～72 MPa间，较为坚硬。经分析比较，拟定采用放炮配合机割方式过陷落柱，其主要工艺如下：在陷落柱影响范围内布置3 排炮眼，呈五花眼布置形式，炮眼距煤层底板距离分别为600 mm、1 250 mm、1 700 mm，眼距均为1 400 mm，炮眼与煤壁夹角均控制为75°，具体炮眼布置见图3。炮眼深度均为1 800 mm，采用一次打眼分段装药方式，单段装药长度控制在500 mm左右，装药量控制在2～3 卷，具体装药结构见图4。在采煤机截割时截割深度控制在0.7 m、采煤机回采速度控制到4 m/min以内，适当降低采煤机回采强度不仅有利于采面顶板管理而且可以提高采煤机喷雾降尘效率。

图3 炮眼布置

图4 装药结构

爆破前，用报废的输送带包裹综放支架立柱，从而降低爆破产生的飞矸给综放支架影响，同时可将爆破产生的落矸回落至采面刮板输送机内，降低作业人员劳动强度。当陷落柱中存在高硬度岩体时，可适当降低炮眼间距并增加单孔装药量，从而提升爆破效果。爆破后岩块粒径控制在300 mm以内，以降低刮板输送机、破碎机等设备载荷。

过陷落柱期间，将影响工作面回采进度及产量；放炮过程中，可能对支架等设备造成损坏；造成工作面矸石分流工作量增大，煤质受到一定影响。

3 主要措施

1）受陷落柱影响工作面煤质酥软，在推进至陷落柱5 m时，应适当降低机身高度，并要加强工作面顶帮管理，以防工作面发生片帮、冒顶现象。

2）过陷落柱段采高控制在2.7 m，采煤机截割速度、截割深度均应适当降低。严格支架管理，严禁出现跑、冒、滴、漏、串液等现象；保持刮板输送机平缓，避免出现急弯而导致采煤机侧翻问题发生。支架完好，保证支架平直，顶梁接顶严实，在陷落柱影响范围内的液压支架初撑力均应在24 MPa以上。

3）工作面所有支架顶梁均应严密接顶，支架立柱的活柱余量控制在200 mm以上。在过陷落柱期间陷落柱两侧5 个支架范围内暂时停止放煤，以便提升顶板稳定性。

4）受陷落柱影响推进过程中，可能会造成工作面顶板破碎或冒顶，若发生片帮或冒顶时，要及时在支架顶梁上穿插木梁，使木梁顶住煤帮，起到绞顶护帮作用。

5）过陷落柱期间，每班均应检查采煤机截割齿，当发现截割齿损坏时及时更换，严禁缺乏截割齿时破煤矸，以提升破煤矸效率。

4 结论

1）303 综放工作面范围内有发育陷落柱，制约煤炭高效、安全开采。拟采用多点爆破方式破岩后采煤机割矸通过陷落柱的技术方案；制定爆破工艺，爆破后矸石粒径控制在300 mm以内，利于采煤机截割以及刮板输送机运输。

2）顶板稳定是确保303 综放工作面过陷落柱的关键。应严格控制采煤机割煤高度以及综放支架支撑高度，并确保液压支架初撑力均应在24 MPa以上；在过陷落柱期间，采面顶板及煤壁保持稳定，采面能保持2.1 m/d推进速度。