石炭系特厚煤層綜放工作面過大型陷落柱方法

蔡紅博

(大同煤礦集團 馬道頭煤業有限責任公司，山西 大同 037100)

陷落柱是煤礦生產中常見的地質構造，其分布面積大小和充填物成分是影響工作面安全回采的重要因素，有的陷落柱還具有導水性。當陷落柱面積較大、充填物較松軟時常常會對工作面的頂板管理造成嚴重的影響。塔山礦8212工作面在開采過程中揭露大型陷落柱，為了保證工作面能夠順利通過大面積陷落柱，采取了一系列的方法措施，有力地保障了工作面的安全回采[1-2]。取得了較好的技術經濟效果。

1 工程概況

塔山礦二盤區8212工作面可采走向長1 990 m，傾向長220 m，煤層平均厚度為16 m，采用綜合機械化放頂煤采煤法，采高為3.8 m。工作面采至446 m時在74-117號支架揭露陷落柱構造，陷落柱寬為76 m，高為3.8 m，且該陷落柱不具有導水性，隨工作面持續推進陷落柱范圍有顯著擴大趨勢，工作面采至530 m時陷落柱消失，陷落柱分布見圖1。經過現場勘測，該陷落柱長軸為165 m，短軸為84 m，屬于較大陷落柱。陷落柱內填充物主要成分為含礫粗巖、粉砂巖(較硬)和碎煤，整體較疏松。此次陷落柱揭露長度大、填充物較復雜，給工作面回采造成了較大影響，現場針對陷落柱總體較軟局部巖石較硬的特點，在第一時間采取措施，使工作面安全順利地通過了陷落柱。

2 過陷落柱方法

2.1 調整采煤工藝

為了避免雙向割煤時采煤機由機頭向機尾截割巖石產生的大塊扳卡前刮板輸送機，將采煤工藝調整為局部單向割煤，調整的區域為全斷面巖石區，具體操作為當采煤機由機頭向機尾截割至全斷面巖石區域時，及時拉回前刮板輸送機，待采煤機空載通過后再由尾向頭割，截割時先用頭滾筒割底刀，割完后退回再割頂，該方法可有效防止采煤機尾滾筒割下的大塊巖石卡在采煤機與輸送機中間。為了減小了截割巖石的厚度，加快工作面推進速度，在揭露陷落柱的全斷面巖石區域將采煤機采高由正常時期的3.8 m降為3.2 m。

圖1 8212工作面陷落柱分布

2.2 加強頂板管理

由于陷落柱內填充物膠結程度較低，完整性較差，如果控制不當就會發生漏頂，因此過陷落柱構造時要加強頂板管理防止漏頂事故的發生。具體操作為在頂板較完整區域升緊支架，保證支架初撐力全部達標；在頂板較破碎區域不能強行升緊支架，而要保證相鄰支架高度相當即可；要確保支架前梁接頂嚴實，防止機道上方頂板離層破碎；若頂板較破碎可超前采煤機及時前移支架，在極破碎區域可不割頂刀直接利用支架前梁頂碎不完整的煤體并及時前移支架；對陷落柱揭露的邊緣過渡地帶要加強支護，每進一刀要觀測記錄陷落柱的變化情況，及時采取有針對性的頂板控制措施。在生產過程中為防止工作面底板不平，頂板壓力不均勻，造成局部頂板破碎發生漏頂事故，要盡可能保持工作面頂板平整度，對于底板較軟無法上提的區域要及時通過起吊前輸送機襯道木的方法來保持底板平整，從而保證工作面“三直兩平”。由于陷落柱構造范圍較大，端尾端頭都屬于陷落柱的影響區域，為防止兩端頭頂板下沉或在割通頭尾過程中端頭頂板發生漏頂事故，在兩巷超前頂板破碎區域要預注粘接材料，同時還在超前支護外準備了剎頂木、單體柱和馬麗散粘結材料。

2.3 加強煤巖流的監控

為了防止因大塊堅硬巖石在運輸過程扳、卡、擠壓設備，造成生產和機電事故，提出“五點一線”煤巖流監測辦法，即在生產過程中由膠帶操作臺司機、設備列車操作臺電工、轉載機司機、輸送機司機、工作面班組長對設備負荷及煤巖流量進行協同監測與觀察，一旦發現運輸系統中大塊石頭有扳、卡、擠壓設備，或監測到設備電流負荷突然增大的情形，及時停止設備運行，查明扳卡地點并立即進行處理。

2.4 加強設備防護

在過陷落柱期間會經常爆破處理大塊巖石，為了保護工作面設備，防止爆破對設備造成損傷，結合工作面頂板、通風等條件，對大塊巖石的爆破工作做了嚴格規定。規定爆破作業的區域為5～15號架，爆破前對3～20號支架要進行防護，具體為：在支架立柱的活柱包膠帶，在立柱前捆綁道木并懸掛檔矸鋼板，要確保架間遮擋嚴實。由于割巖對采煤機截齒磨損較快，為了保護采煤機滾筒，要及時對磨損的截齒進行更換。由于破碎機破巖較多，也要及時更換破碎錘截齒。

3 結 語

塔山礦8212工作面過陷落柱期間選用方法有效，采取措施得當，僅用20 d就安全地通過了陷落柱影響區。從開始揭露陷落柱到結束共推進84 m，日均推進4.1 m，最大程度上減少了過陷落柱對工作面回采的影響。通過采取調整采煤工藝，加強頂板管控、煤流監控、設備防護等方法，使工作面在過陷落柱期間未發生一起安全事故和生產機電事故，取得了良好的技術經濟效果，為石炭系特厚煤層綜放工作面過大型陷落柱積累了寶貴的經驗。