特厚煤層綜放工作面過泥狀陷落柱構造技術研究與應用

余磊

摘 要 通過對工作面陷落柱內部進行技術改造，硬化陷落柱影響范圍的圍巖，從而提高圍巖強度，使工作面成功的直接過了巖溶陷落柱，并實現了安全高效生產。

關鍵詞 特厚煤層 綜放工作面 過泥狀陷落柱 技術研究

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A

1項目背景

山西興縣金地煤業有限公司13203運輸順槽掘進時揭露一個泥狀巖溶陷落柱構造，位于13203切眼280米處，經調查分析該構造地表對應位置位于耕集梁上部，對應地面標高+1440m，地表被雜草覆蓋，埋深287m。為探明陷落柱侵入煤層范圍及富水情況，采用鉆機進行了探查，共施工6個鉆孔，根據鉆孔探查分析，陷落柱順13203運輸順槽巷道方向延伸36m，巷道上部延伸進入工作面15 m，巷道下部延伸18m。鉆孔最大涌水量為20m3/h，水量隨著逐漸疏放7天后減少至1.5m3/h，經過鉆孔疏放水，陷落柱內含水基本被疏放，累計放水量5000m3左右。

為減少13203工作面生產運輸環節，采用U型鋼棚式支護施工巷道穿過了此陷落柱，實際揭露陷落柱長度為36m，其中外段4m為煤層風氧化帶，里段6m為煤層風氧化，中間26m為黃泥帶，主要成分為土黃色泥巖，遇水軟化后成泥漿狀。此陷落柱對周邊煤層傾角影響3？9埃萋浣俏？0啊O锏澇謔┕す討校サ準傲槳鎘猩倭苛芩？

由于陷落柱為土黃色泥巖，且遇水軟化成黃泥漿狀，這樣因為底板軟造成綜采工作面開采時支架無法移架。為解決此難題，經分析可采用工作面回收支架等設備改造方案。回收支架改造方案需配掘170m巷道，同時在改造位置提前安裝3個排頭架，推采至陷落柱35m時工作面下段45m開始鋪網上繩擴幫，隨后工作面下段進行搬家，共需回收25個支架，預計從開始鋪網到改造完成需25天時間，而礦井只有一個回采工作面，這樣將造成期間沒有產量，給礦井經營帶來比較大的困難。為實現工作面連續生產，針對陷落柱構造情況及綜放工作面工藝特點，開展了厚煤層綜放工作面過泥狀陷落柱構造技術研究與應用。

2詳細內容

2.1疏水改造技術應用

為探明陷落柱侵入煤層范圍及富水情況，采用鉆機進行了探查，共施工6個鉆孔，其中1#孔深87m，陷落柱深度平距27.3m，此孔鉆探至11m出水，最大涌水量為20m3/h，水量隨著逐漸疏放7天后減少至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，此孔鉆探至18m出水，最大涌水量10m3/h，5天后水量減少至0.5m3/h。

補充鉆探共布置3組平行孔，每組2個，一個方位角為N116？，角度0埃硪桓齜轎喚俏狽116埃嵌任？5埃諞蛔榭咨？5m、22m，第二組孔深18m、16m，第三組孔深22m、19m，每組鉆孔間距為7m。

2.2人工底板加固技術應用

加固巖溶陷落柱段巷道底板，即在巷道底板采用鋪設雙層軌道及澆筑混凝土方式，軌道采用22kg，底板加固總厚度為500 mm，先鋪設垂直巷道橫向軌道，間距300 mm，澆筑完后再順巷道鋪設一層軌道，軌道間距300 mm。

2.3高水材料置換技術應用

根據陷落柱揭露及鉆探情況，陷落柱改造共布置2條平行巷道，巷道與13203運輸順槽夾角為60埃露任？0埃锏樂淞羯？米巖柱，長度分別為21m、16m。另外再施工4段支巷，長度分別為6 m、5m、5m、7 m。巷道采用梯形木棚支護，上凈寬拙桓擼？.8？.5 m，棚距為700mm，頂板臨時支護采用木支護，掘進工藝采用放小炮風鎬掘，盡量避免減少對陷落柱段頂幫的破壞。

巷道施工順序為先施工第一條巷，第一條巷道施工完后在澆筑高水材料的過程中施工第二條巷道和支巷，施工完后同時對第二條巷道和支巷進行澆筑。巷道底板澆筑完成后在巷道頂板預安裝注漿管，然后在13203運輸順槽對充填巷道進行砌墻封閉，封閉后利用充填泵通過預留的充填管路對巷道充填高水材料，巷道充滿為止。

2.4綜放工作面穿過陷落柱措施

（1）推采過程中巖溶陷落柱段利用支架上方鋪網法來控制頂板的完整性。鋪網注意事項：鋪網時工作面必須停止采煤機和前溜子并閉鎖。

網的規格為1.5？5.0（m2），用10#鐵絲編織的徑、緯金屬網，網孔規格為30？0（mm2），要求金屬網順傾向鋪開，網與網沿傾向搭接500mm，走向搭接500mm，用12#鐵絲雙絲、雙扣，以扣與扣間距不大于200mm為準進行連網，上單層網。如果頂板破碎嚴重鋪網使用雙層進行。

（2）工作面底板為高水材料澆筑的硬底，所以構造段范圍內的支架拉架期間哪架見硬底及時拉該架，分段拉齊，快速控制頂幫。

（3）該陷落柱巖體軟巖，則采用采煤機切割的方式通過，陷落柱段兩側必須平緩過渡，嚴禁出現臺階，確保運輸機平穩運行。

（4）采煤機在采煤機割至陷落柱時，要跟機拉架，割一架拉一架，時刻注意設備運行情況，注意頂板和煤幫的情況，放慢采煤機速度，防止片幫和頂板流貨，保持均勻的通過陷落柱，出現異常情況是及時停車。后溜子配好煤，防止將黃泥直接上轉載機出現拌刮板或開不動現象。

3應用效果

在陷落柱延于工作面煤層范圍內掘進巷道，對陷落柱內部順煤層底板位置進行加固，形成人工煤層底板，滿足支架移架底板強度要求，同時對掘進巷道采用高水材料充填，提高陷落柱開采范圍內巖層強度，加強工作面開采時陷落柱煤壁強度，解決片幫及冒頂問題，來實現工作面連續生產。

推采過程中巖溶陷落柱段利用支架上方鋪網法來控制頂板的完整性。直接推采過巖溶陷落柱比繞過陷落柱與搬家跳采法比，多回收煤炭資源4萬噸，并減少掘170m配巷的工程量。

4結論

在13203工作面地質條件復雜，工作面傾角大、煤層裂隙發育、煤層松軟的情況下，采取“硬過巖溶陷落柱法”成功的直接過了巖溶陷落柱，解決了礦井當前面臨停產的困難有效的降低了職工勞動強度、提高了13203工作面的施工安全系數，解決了特厚煤層綜采機械化在復雜地質條件下遇地質構造制約生產的瓶頸難題，實現了安全高產高效，為國內相似條件工作面的應用和推廣，積累了成功的實踐經驗。