综采工作面过陷落柱安全回采技术措施研究

郝文琦

（阳煤集团兴峪煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

综采工作面回采期间经常遇地质构造如断层、陷落柱、地堑等，工作面在过地质构造期间不仅机械设备安全管理难度大，工作面回采效率低，而且很容易引发重大煤矿安全事故。通常工作面过地质构造时回采技术难题主要有：液压支架移架困难，顶板破碎，煤壁片帮以及超前支护难度大等。所以工作面在过地质构造时必须进行合理分析，采取有效措施，才能保证工作面安全顺利回采。本文以阳煤集团兴峪煤矿为例，分析了15203工作面地质情况及回采难题，并根据实际生产情况采取有效的对策措施。

1 概 况

1.1 工作面概况

阳煤集团兴峪煤业有限责任公司15203工作面位于井田15#煤二采区。工作面走向长度为930m，倾斜长度为175m。该工作面位于采区西部，北部为采区大巷，南部为扩区井田，西部为15202工作面（已采），东部为15204工作面（已采）。工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤方法，全部垮落法处理采空区，双滚筒采煤机落煤装煤，液压支架维护顶板和放顶煤，前后两部溜运煤，工作面割煤2.4m放煤4.7m，采放比为1:1.9。截至目前工作面已回采320m。

1.2 煤层顶底板情况

15203工作面开采15#煤层，该面煤层为复杂结构煤层，煤层总厚6.8～7.4m，平均7.1m，煤层结构为：1.5（0.1）3.4（0.1）2.0，常见含1～2层薄层泥岩夹矸，局部含1层软煤分层，煤层层位稳定，为井田全区可采煤层。工作面无伪顶，直接顶主要以泥岩为主，如表1所示。

1.3 工作面地质情况

根据兴峪煤矿三维地震勘探资料解释及实际地质资料分析，15203工作面切巷往北33m将揭露陷落柱X1，预计影响范围30×30m，影响推进长度30m，下陷高度为5.0m，陷落柱周围瓦斯含量可能高，对回采有影响。

表1 15203工作面顶底板岩性情况

切巷往北548m揭露坑透陷落柱X3，预计影响范围50×22m，影响推进长度50m，下陷高度为4.8m，在其周围还可能存在其他断裂构造，对回采有很大影响。

通过钻孔探测X1、X3陷落柱腔体内主要由砂岩以及砂泥岩充填，局部可见成粉末状或块状的煤，泥岩破碎，手捻即碎，砂泥岩碎块堆积体以砂岩为主，成松散堆积状。

2 过X1陷落柱技术措施及存在难题

2.1 过陷落柱回采方法

15203工作面采用带压擦顶方法强行过X1陷落柱，在过陷落柱期间确保支架顶梁与柱体岩石层接触严实，割煤深度为0.8m，割煤后及时追机移架。

2.2 回采期间存在难题

（1）X1陷落柱柱体不平整，而且在过陷落柱时顶板压力加大，在回采过程中直接采用液压支架进行支护时支架顶梁与陷落柱柱体接触不完全严实，很容易造成支架顶梁损坏，支架支撑力达不到设计要求。

（2）X1陷落柱腔体内主要以砂岩以及砂泥岩充填为主，岩石硬度小且胶结不稳定，在回采期间若不采取顶板维护措施，直接带压擦顶回采，很容易造成陷落柱腔内岩体冒落，威胁工作面安全生产。

（3）通过钻探发现当工作面在揭露陷落柱前10m，工作面煤层出现破碎现象，煤层与陷落柱胶结处极不稳定，若在回采期间对陷落柱前后10m范围内煤层不采取加固措施，很容易出现煤壁大面积片帮、顶板垮落等现象。

3 过X3陷落柱安全技术措施

3.1 过陷落柱前煤层加固措施

为了提高陷落柱前后10m范围内煤层胶结稳定性，兴峪煤矿决定对15203工作面煤层采用注浆技术进行加固。

（1）当15203工作面回采至538m（距X3陷落柱10m）处，对工作面煤壁施工一排注浆钻孔，钻孔间距为3m，钻孔深度为5.0m，钻孔施工在距工作面设计顶板1.5m处，钻孔以10°仰角布置。

（2）钻孔施工完后，采用高压注浆泵对每个钻孔进行注射马丽散凝固液，待钻孔附近煤体有浆液渗出时停止注浆并进行封孔处理。

（3）第一排钻孔注浆3h后继续割煤，割煤5m后开始施工第二排注浆钻孔，第二排钻孔施工工艺与注浆工艺与第一排相同。在X3陷落柱前后10m范围内共施工四排注浆钻孔。

3.2 过陷落柱期间顶板维护措施

为了保证工作面过陷落柱期间顶板稳定性，提高液压支架支撑力，兴峪煤矿决定采用撞楔超前支护对陷落柱处顶板进行超前维护。

（1）当工作面回采至X3陷落柱时，在工作面顶板处施工一排超前支护钻孔，钻孔垂直工作面布置，钻孔Ф30mm，深度为5m，钻孔间距为1.5m，每排共计施工15个钻孔。

（2）当超前支护钻孔施工完后，在钻孔内依次填装锚固剂及加长支护锚杆，锚杆长度为5.0m，Ф25mm，采用手持式钻机进行锚固。

（3）当第一排撞楔超前支护施工完后进行割煤，割煤深度为0.5m，割煤后及时带压擦顶移架，移架时必须确保支架顶梁与撞楔超前支护接触严实。

（4）当工作面回采长度达4.0m时，开始施工第二排撞楔超前支护，相邻两排支护交错布置且重叠长度为1.0m，如图1所示，以此类推直至工作面完全过X3陷落柱。

图1 15203工作面过X3陷落柱安全技术措施剖面示意图

4 结束语

阳煤集团兴峪煤业有限责任公司15203工作面在过X3陷落柱期间采取了合理有效的安全技术措施，实践证明采取措施后，过X3陷落柱期间平均回采进度达4.5m/d，与过X1陷落柱相比回采速度提高了1.5m/d，同时采取的措施保证了工作面回采安全，降低了设备事故率，取得了显著成效。