霍爾辛赫3605綜放工作面過陷落柱采煤方法

陳 帥

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司 ，山西 長治 046600）

關鍵字：綜放工作面；陷落柱；采煤方法；采高；頂板

0 引言

陷落柱是一種特殊地質現象，煤層經地下水強烈溶蝕后形成溶洞，結合各種地質因素影響引起上覆巖層失穩及塌陷，給礦井正規生產帶來很大的難題[1]，導致煤炭儲量下降，采掘效率降低，生產成本增加，對采煤機的損害程度加大，若溝通煤層頂底板含水層，將造成突水事故[2]。陷落柱已經成為影響煤礦企業高效安全生產的重大隱患。

幾年來國內專家及學者分別就過陷落柱采煤方法展開大量研究及實踐，黃友金等[3]根據漳村煤礦的地質情況，研究了2502工作面過陷落柱方案的可行性；閆飛[4]對工作面初采期過陷落柱礦壓顯現特征進行了研究；綜采工作面當前過陷落柱重點采取重開切眼或者強行通過的方式[5]，本文根據霍爾辛赫礦井3605工作面的JX26陷落柱的特征，對過陷落柱的可行性進行分析與實踐，取得了良好的經濟與社會效果。

1 工作面概況

圖1 陷落柱示意圖

霍爾辛赫礦井位于山西省長子縣東南5km處，礦井3#煤層可采儲量為222.45Mt，年生產能力為4.0 Mt/a。3605工作面位于霍爾辛赫礦井六盤區，切眼長度245m，走向長度 1726m，煤層厚度 5.9m，傾角為7°，采高3.0m，工作面底板標高+410m～+465m，工作面布置支架166架。根據三維地震勘探結果顯示，在3605綜放工作面存在DX26陷落柱，距切眼794m，東西方向長206m,南北方向90m，為“斧子”形狀，對回采影響比較大，如圖1所示。

表1 3605綜放工作面配套設備表

2 可行性分析

當前，根據陷落柱出現在工作面內的位置、大小、形狀以及采煤方法等因素，3605綜放工作面過陷落柱可有2種方法：一是在運輸巷回采至里程805m處開切眼，繞過陷落柱；二是采煤機強行通過陷落柱。

方案一要進行相應的巷道掘進和工作面長度調整，技術難度小，但煤炭虧損量大，準備時間長。方案二無需另掘巷道和工作面搬家，不耗損煤炭資源，但在通過過程中可能會存在透水、冒頂壓架、底板下陷等影響工作面推進的安全隱患。為此，對陷落柱進行了周密的勘探，明確了陷落柱的位置、范圍，查明了該陷落柱為弱含水性，通過過程中涌水量可控，認為可以強行通過。

3 采煤方法

通過分析陷落柱的特征及其勘探資料，在3605工作面過陷落柱的過程中，預計直接處在陷落柱的范圍內的支架為75#-100#，往前推進過程中逐漸由“錘把”延伸至“錘頭”，其對應支架區域為39#-105#范圍內，當巖石硬度普氏系數小于4時，可用采煤機直接截割，但牽引速度應減小；當巖石硬度普氏系數大于4，采煤機無法截割時，則采用人工打眼放炮的方法震動預裂爆破后采用采煤機截割，采煤機的速度控制在1m/min之內。

3.1 爆破管理

為快速通過陷落柱勞動組織需做出調整，檢修班負責打眼，打完眼后開始裝藥放炮，中班接早班繼續進行放炮作業，爆破完后，中班后半班和夜班負責割煤兩個循環，次日檢修班再負責打眼。遇到巖石段較軟區域打設雙排眼，上排眼距頂板800mm，向上打設與水平夾角27°，眼深2m，下排眼距底板600mm，向下打設與水平夾角21度，眼深2m，每孔裝藥不得超過3卷炸藥，巖石較硬段打設五花眼，上排眼距頂板800mm，向上打設與水平夾角27°，眼深2m，中間一排眼垂直于煤壁，深1.8m，下排眼距底板600mm，-21°向下打設，眼深2m,且所有炮眼都向工作面機頭方向偏6°，每孔裝裝藥量不得超過4卷藥，每孔裝一枚雷管，分次裝藥，分次起爆，一裝藥和起爆數量不得大于50個孔，陷落柱段只有爆破后才可用采煤機進行裝矸，不得強割。

圖2 工作面雙排眼布置平面圖

圖3 工作面五花眼布置平面圖

圖4 工作面炮眼俯視圖

3.2 設備保護

放震動炮的目的是為采煤機切割矸石創造條件，保護采煤機，使用廢舊皮帶在工作面放炮區域掛設擋矸簾，防止煤幫矸石損壞支架及各種管路。工作面力求多打眼，少裝藥，目的是減少大塊矸石產生，爆破孔數不能過多，防止落矸量大造成壓死刮板機，不僅需人工清矸浪費大量時間，且對刮板機電機造成損傷。遇到大塊采用放炮處理，不能硬割，同時每班要及時更換滾筒截齒及緊刮板螺絲。刮板機及轉載機出矸時盡量保證煤矸一塊出，防止出現卡板刮板及磨損溜槽現象。

3.3 割矸工序

陷落柱段在爆破后會出現大于500mm×500mm×500mm矸塊無法通過采煤機，若有大矸塊通過采煤機時，容易卡拌刮板機大鏈，所以在割陷落柱段時采取從機尾向機頭單向割煤，割完機頭后，空刀向機尾退采煤機，在向機頭割煤或向機尾退采煤機的過程中，若有大塊掉落在機頭滾筒以上，需將采煤機滾筒升起，將大塊矸石跨過采煤機兩個滾筒后，再正常開采煤機。

3.4 采高控制

工作面無陷落柱正常回采區域采高控制在3m，陷落柱區域采高逐漸下調至2.8m，盡可能減少陷落柱內的割矸厚度，同時能夠滿足機組及行人從支架內順利通過；同時陷落柱兩端的5個支架為采高過渡區，適當留底煤，與陷落柱區域保持一個坡度。

3.5 頂板控制

工作面機頭、機尾每循環上3m板梁，同時在機頭、機尾及陷落柱處進行上網（經緯網規格：1.0m×10m）工作；陷落柱區段及時拉移超前架，拉移支架時要做到帶壓移架，盡量少降支架立柱。使超前架前梁抵到煤幫，及時打開護幫板，以減小支架的端面距，維護頂板，并確保該區段支架處撐力不得低于24 MPa。

3.6 排水系統

煤層受陷落柱影響，頂、底板裂隙增多，易溝通上、下部含水層，導致工作面涌水增大，根據工作面的探放水情況，及臨近工作面回采過程中的涌水情況，經計算預計該工作面最大用水量50m3/h，在陷落柱南、北部各開挖一水窩，均安裝2臺BQS30/50/15排水泵，使用φ51mm的排水管路，采用雙回路雙電源供電，確保排水系統滿足工作面的排水能力。

4 結 論

1）通過對3605綜放工作面過陷落柱采用硬過陷落柱可以多回收煤炭資源15萬t，若每噸煤按照500元計算，同時除去截齒等配件材料的損失，最終可以獲取利潤5000多萬元。

2）3605綜采工作面遇到陷落柱，采用強行通過的方式開采，有效緩解了霍爾辛赫礦井采掘銜接的緊張，提高了資源回收率，保證了3605工作面連續推進度，為今后相似工作面強行過陷落柱具有一定借鑒意義。

3）采用采煤機直接割落矸石和放震動炮相結合的方式是強行通過工作面陷落柱的直接有效措施。通過對陷落柱區域的上網工作，加強頂板控制，保證安全回采。