大埋深综放工作面过大陷落柱的技术与实践

李昭水 LI Zhao-shui；车本方 CHE Ben-fang

（山东能源枣矿集团田陈煤矿，滕州 277500）

摘要： 陷落柱的出现对工作面的防治水和顶板管理带来较大影响，给安全生产带来较大困难，一般较大范围的陷落柱的出现，工作面都进行系统改造。而田陈煤矿3下7112工作面在回采过程中遇到90m×66m的大陷落柱，通过劳动组织的优化、生产现场措施的超前管控、隐患的超前防范等，不仅安全、成功、快速推过了陷落柱（历时40天），为以后遇到类似大范围的陷落柱的推采积累了宝贵的现场经验和技术参数。

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关键词 ： 陷落柱；采煤面改造；现场管理

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0068-03

作者简介：李昭水（1966-），男，山东滕州人，大学毕业，采矿工程专业，注册安全工程师，现任山东能源枣矿集团田陈煤矿生产矿长，从事综放工作面高产高效开采技术研究。

0 引言

田陈煤矿3下7112工作面地面相对位于鲍沟镇西约850米，北风井北约1400米。井下位于北七采区西翼中上部，北与金庄煤矿毗邻，南为北七采区西翼轨道、皮带上山，西侧尚未开采，东以F7-14（落差75m）断层为界与3下7110工作面相邻。工作面切眼与金庄煤矿已回采的 3205工作面之间，为两条落差20 m和10 m断层形成的地堑构造。工作面井下标高-550～-655 m，地面标高+51.4 m，走向长度932m，倾斜长度174～210m，平均193m，煤层厚度4.5～9.0/7.5m，煤层倾角6°～18°/10°，工业储量176.7万t。工作面所处地层自上而下主要含水层为侏罗系砾岩含水层、3煤顶板砂岩含水层、三灰含水层及奥陶系灰岩含水层。其中侏罗系砾岩含水层厚22.35-96.5/60m，距3煤顶板8.4-167.4/75m，之间为粉砂岩、细砂岩、中砂岩、泥岩互层；3煤顶板砂岩含水层厚12.4-60/35m；三灰含水层厚5.7-10.3/7.6m，距3煤底板平均46m；奥陶系灰岩平均厚430m，距3下煤底板平均210m。由于陷落柱的形成，将大大加大各含水层之间的水力联系，使陷落柱成为一个导水通道，工作面突水危险系数将大大增加。通过瞬变电磁、高密度电法等物理物探技术，结合钻探等常规手段，及时分析研判，使用先进仪器进行物探，确定其赋存情况，经研究决定采取采用人工打眼放松动炮破矸，采煤机装矸的方法平推硬过陷落柱。提高了7%煤炭回收率，节约时间40多天，增加了300万元以上效益，而且为以后遇到类似陷落柱提供了宝贵经验和技术支持。

1 安全回采可行性分析

①陷落柱透水性探查：工作面开采前，结合工作面掘进期间揭露的地质构造、水文状况以及相邻已采工作面回采期间水文资料的基础上，对工作面周围水文地质条件进行了详细分析。同时与福州华虹物探公司合作利用瞬变电磁仪对工作面整体进行瞬变电磁探测，结合运输巷遇落差20m断层出水资料分析，共划分富水区域5个，及时编制工作面探放水设计，在工作面及两巷施工探放水钻孔15个，工程量1331.6m，累计放水量170000m3。

工作面推采揭露陷落柱后，在陷落柱附近100m范围再次进行瞬变电磁探测，探测陷落柱顶板区域富水性及陷落柱分布范围，根据资料分析（如图1），该区域大面积富水区域可能性较小，通过及时施工钻探验证，工程量608m，证实该区域富水性小，给工作面推采提供了基础依据。同时根据现场实际揭露情况分析，工作面内岩石结构比较致密，泥质胶结，仅90#至81#支架间有淋水，水量约1m3/h。

②推采可行性方案的论证：针对物探资料显示的陷落柱的情况，及时出台了7112工作面缩面改造和继续推采的两套方案。经多次研讨论证和现场分析，一是现场不具备撤面改造的条件；二是围绕矿井生产接续实际，没有备用生产工作面；三是通过物探资料和现场钻探分析出陷落柱周围富水的可能性较小，最后决定采取采用人工打眼放松动炮破矸，平推硬过分方式推采过陷落柱（陷落柱范围内的采高必须降低至2.7-2.8m，保证过机为准，陷落柱两侧20m范围内的顶板不放煤，最大程度的减少对陷落柱的破坏和风化区域）。

2 措施落实到位为安全推采提供了坚实基础

①根据陷落柱的实际情况编制的7112工作面过陷落柱的防治水措施和突水应急预案，凡在该区域作业的人员，全部传达、学习、签字，人人熟知过陷落柱防应急处置方案，熟悉避灾路线，并针对整个采区专门组织了突水应急演练，做到有序避灾。同时在沿途巷道所有平巷段备齐防洪抢险袋、铁楸等物资，做好应急出水的打堰准备。

②提前对7112轨道巷及沿途车场水沟、沉淀池进行了清挖，时刻保持畅通。对采区泵房排水设备进行了联合试运转，每天安专人排水，并做好排水的记录。

③成立了由安监处处长、生产副矿长、科室主要负责人和由基层区队长经验的现场跟班工作组，跟班督导安全生产。做好了工作面放炮期间的安全管理，放炮期间，现场人员躲避时需全部在工作面高处即运输巷躲避，放炮后要在安全区域观察等候30分钟，待检查完顶板和淋水情况后可开展工作。

④正规操作保安全，所有支架伸缩梁、护帮板全部支设到位，最大限度的护顶护帮；所有陷落柱区域的液压支架检修、操作都安排固定人员操作，恢复备齐液压支架阀把误操作装置；打眼、放炮、排矸期间定岗、定人进行站岗放哨和设备开停机工作，打眼时安排了专职人员对顶板帮部的情况进行检查处理，现场放炮期间安排专职的气体检查员进行气体检查，保证了安全管控。

3 现场管控方式为高效推采提供保障

①面对不断扩大的陷落柱区域，及时优化劳动组织，变三班生产为两班生产，两班造条件，坚持中、夜班打眼、放炮、排矸，早、晚班生产，同时抽调了正规掘进队伍进行专职打眼、放炮施工，缩短造条件班次的时间占用，提高开机率。②解决制约生产因素，针对压风不足影响打眼效率的问题，立即更换大直径压风管路，增大风量，并从掘进专业抽调经验丰富的专业维修工维修风钻，现场备有风钻和配件，出现问题及时处理，保证设备工艺运转正常，每天三刀，基本不破循环，效率大大提高。③确保顶板支护强度，每班对材料、运输巷的单体液压支柱及工作面的液压支架进行二次注液，确保支护状态可靠。④强化检修质量，将设备日检内容常态化，定期检查项目日常化，做到了设备维修定岗、定人、定项目，支架杜绝了“跑、冒、滴、漏、窜”液现象，提高了开机率。⑤做好困难时期的宣传发动，制定了7112工作面过陷落柱期间的目标管理意见，保证所有参战单位的工资结算，困难时期解决了职工的后顾之忧。

4 技术分析到位为安全推采保驾护航

陷落柱揭露后成立了由总工程师、地测副总、采煤副总、专业科室主任工程师为主的技术工作组，坚持每天一素描、每天一分析、每天一研判，每天定时召开情况分析会，结合现场及时调整飘刀或刹底等推采方案，准确掌握推采层位，对出现的隐患点及时而迅速的制定方案和措施，切实做到技术管控无失误，实际揭露陷落柱轮廓如图2。

5 结语

在矿领导高效组织，工人不屈奋斗下，3下7112工作面在40天内顺利强行通过了陷落柱。此次过陷落柱是田陈煤矿历史上首次，是综放工作面过陷落柱的有益探索。实践证明，在探明陷落柱的构造特征，富水情况以及进行有效的组织施工，采取强推硬过的方案具有可行性。不仅为田陈煤矿节约了缩面改造的花费，还最大限度地回收了煤炭，为公司带来了可观的经济效益，也为日后解决类似问题提供了宝贵的实践经验。

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参考文献：

[1]李晋平，肖亚宁，万世文.综放工作面遇陷落柱高效开采技术[J].煤炭科学技术，2006，34（10）：36-38.

[2]吕维赟.阳煤三矿K8403工作面过陷落柱开采技术方案研究[J].煤炭技术，2010，30（9）：56-58.

[3]张育恒.综放工作面过陷落柱开采技术探讨[J].煤炭开采，2012，17（4）：24-29.