综采面陷落柱区域快速推进安全技术分析.pdf

2023年第3 期江西煤炭科技57综采面陷落柱区域快速推进安全技术分析牛路路（晋能控股煤业集团成庄矿，山西晋城0 48 0 0 0）摘要：针对工作面过陷落柱期间可能出现的冒顶片帮、支架倾倒压死等问题，以成庄矿53 0 8 综采工作面为工程背景，在现场调研基础上，结合工程实践经验，预判陷落柱对安全生产的不利影响，采用超前预注浆加固、石松动爆破、加强顶板管理、机电设备管理综合性技术措施，确保53 0 8 工作面过陷落柱期间的安全生产。关键词：综采面；过陷落柱；超前注浆；松动爆破中图分类号：TD823.89Technology Analysis of Fast Advance Safety in Subsided Column Area at Fully-mechanized Mining FaceAbstract:In view of the rib spalling and support toppling in crossing the subsided column,such as roof caving and collapse ofthe support at 5308 fully-mechanized mining face of Chengzhuang Colliery,the paper presents the comprehensive technicalmeasures such as advanced pre-grouting reinforcement,gangue loose blasting,strengthening roof management and electro-mechanical equipment management on the basis of on-site investigation and engineering practice experience to ensure safeproduction in crossing the subsided column.Key words:fully-mechanized mining face;crossing subsided column;advanced grouting;loose blasting受陷落柱赋存状况影响，其附近煤岩体多破碎松软,围岩完整性与承载能力较低。目前,国内采煤工作面过陷落柱的常规处理方式主要有二次搬家、采面硬过两种。采用工作面二次搬家的方式规避陷落柱，费时费工，丢弃大量宝贵资源，提高吨煤成本；采面硬过的方式，后期工作面将面临顶帮破碎、移架困难、设备损耗高等诸多问题。本文依据成庄矿53 0 8 工作面过陷落柱影响区现场实践，采用超前预注浆加固、研石松动爆破、加强顶板管理、机电设备管理综合性的处理措施，确保5308工作面过陷落柱期间的安全1-6 1工程概况5308工作面走向长2 40 0 m，倾向宽2 40 m，开采3 号煤层，煤层厚度5.8 56.45m，平均厚度6.30m，煤层倾角13、平均倾角2，煤层赋存稳定，硬度系数f=2.7-3.2。直接顶为2.45m厚泥岩，老顶为9.10 m厚砂质泥岩。从初采开始推进至13 53 m期间，先后将遭遇X136和X137陷落柱，其走向长分别为6 3 m、93 m，倾向长分别为53 m、58m，X 13 6、X 13 7 陷落柱位置，如图1所示。为提高工作面生产效率和煤炭资源采出率，降低陷落柱对生产的不利影响，最终确定工作面直接推过陷文献标识码：BNiu Lulu(Chengzhuang Colliery,Jinneng Holding Coal Industry Group,Jincheng,Shanxi 048000)落柱影响区域。为确保工作面通过陷落柱区域时的安全，采用“及时移架+带压移架”相结合的方式，保障破碎顶板条件下工作面的安全。55308工作面切眼1353m图1X136、X 13 7 陷落柱位置2陷落柱对正常生产影响分析工作面圈出后，通过瞬变电磁探测与钻孔验证相结合的方式，查清了X136、X 13 7 陷落柱发育范围及含水情况，发现这两个陷落柱未与底板承压水导通，为不含水陷落柱。由于陷落柱区域顶帮破碎松软，必须预先采取针对性的防治措施。参照本矿井相似工作面实践，53 0 8 工作面通过陷落柱影响区域可能存在以下安全风险：1)受陷落柱赋存状况影响，53 0 8 工作面陷落柱影响区域顶板破碎严重，支架顶梁无法及时有效与工作面顶板紧密接触，支架初撑力与工作面阻力均无法达到设计要求数值，严重制约支架性能的发挥，影响工作面生产安全。文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 0 57-0 353083巷63mx136陷落溶柱X137陷落柱53081巷93m582)陷落柱与煤体交界区域的煤层松软破碎，煤岩交界处多由低强度、低粘度的膨胀性岩石填充，在超前采动应力影响下，煤帮极易发生大面积垮落,加剧顶板失稳状况，造成工作面正常推进困难。3)X136、X 13 7 陷落柱内部由强度极高的石灰岩填充，采煤机滚筒工作时面临截齿磨损严重、推进缓慢、效率低下等诸多问题。3过陷落柱快速推进技术3.1买采面超前注浆加固在53 0 8 工作面推进至距陷落柱区域10 m处时，提前进行化学材料注浆作业。在煤壁前方施工2排注浆钻孔，孔深10 m，下排孔距底板1.5m，上排孔距底板2.5m，仰角10，孔距3 m；注浆作业完成后，采煤机方可正常割煤，工作面向前推进5m后，施工第二排注浆钻孔，参数不变，直至完全通过陷落柱区域，钻孔布置如图2 所示。1.5mtot42mmWST(a)剖面图2 注浆钻孔布置3.2松动爆破工作面推进揭露陷落柱后,如果遇到灰岩,则采取对灰岩石进行松动爆破的措施：（1）工作面出现的灰岩厚度小于2 0 0 0 mm时，可打1排眼进行震动，炮眼布置距硬底部750100mm左右，炮眼间距8 7 550 mm，眼深10002 0 0 0 m m，根据现场灰岩情况可以适当调整炮眼距底板距离及炮眼间距。(2)灰岩厚度大于2 0 0 0 mm时，炮眼呈三花眼垂直工作面煤壁布置，眼间距为8 7 5土50 mm，排距75050mm，眼深10 0 0 2 0 0 0 mm，下排眼距底板为50 0 土10 0 mm，根据现场灰岩情况可以适当调整炮眼距底板距离及炮眼间距。(3)全断面出现灰岩时，炮眼呈五花眼垂直工作面煤壁分布，眼间距为8 7 5土50 mm，排距7 50 土50mm，眼深10 0 0 2 0 0 0 mm，下排眼距底板为500土10 0 mm，眼底与岩石边缘的间距不小于200mm，根据现场灰岩情况可以适当调整炮眼距底板距离及炮眼间距。3.3顶板管理(1)机组通过陷落柱影响区域时,顶帮破碎、江西煤炭科技围岩整体性极差，现场需加强液压支架管控，及时跟随机组移架并快速打开护帮板；移架时控制降柱行程，带压移架，以利于控制顶板，避免顶板松动压死支架。(2)过陷落柱期间,严格控制支架高度,提前对采高进行适度的调整，采高宜控制在44.5m之间；陷落柱区间支架与正常采高相连接处应平稳过渡，相邻支架顶梁错差不应超过2/3。3.4机电设备管理(1)加强现场机组检修，严格落实日检、巡检制度。机组通过陷落柱区域时，因受机组割研或爆破震动影响，机组内部螺丝或电气模块易出现松动，现场应加强机械结构与电气设施检修。(2)加强现场设备保护，落实相应的保护措施。安装支架立柱保护套，避免现场强行割研或爆破过程中碎研损坏立柱镀层；架前挂双层菱形网，防止煤壁片帮或碎研落入架内，导致作业人员受伤。4应用效果3.0m1)成庄矿与53 0 6 工作面临近的采面过陷落柱TOWS2(b)正视2023年第3 期期间未采取预注浆加固措施，仅强调加强工作面支架管理，工作面出现多处大范围片帮冒顶，最多连续8 10 架出现片帮，深度高达1.5m以上，冒顶高度2.5m以上；该区域工作面推进度为3.2 m/d，液压支架末阻力维持在40 0 0 kN左右。2)5308工作面正常回采期间，推进度为7.05m/d，顶板完好，煤帮直立，液压支架末阻力在3 50 0 kN左右。进人53 0 8 工作面陷落柱注浆加固区域后，工作面推进度为5.6 m/d，为正常区域的7 9.4%；局部区域出现片帮冒顶现象，片帮深度不超50 0 mm；液压支架末阻力维持在3 50 0 kN左右，与正常回采段末阻力值一致，通过整个X136、X137陷落柱影响区共耗时10 天。5结论采用超前预注浆、研石松动爆破、加强支架管理、重要机电设备日常维护等诸多手段，成庄矿5308工作面通过X136、X 13 7 陷落柱影响区域共耗时10 天，平均推进度5.6 m/d，保证了53 0 8 工作面通过X136、X 13 7 陷落柱期间的安全。参考文献：1 赵杰.大采高综采工作面过陷落柱技术探讨J.江西煤炭科技,2 0 2 1(4)：52-54.2韩俊文.1510 4运输巷过陷落柱段巷道综合支护技术2023年第3 期应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（3）：40-42.3】吴琼.增子坊矿3 0 3 综放面爆破过陷落柱技术实践J.江西煤炭科技，2 0 2 1（4)：58-6 2.4吴强.8 12 8 综采工作面过陷落柱安全施工技术J.山东煤炭科技,2 0 2 0(4)：3-5.5郭海龙.综采工作面过陷落柱安全技术措施分析J.太原：能源与节能,2 0 2 0(3）：18 2-18 3.6石志勇.综采工作面过陷落柱开采方法及安全措施分析江西煤炭科技J.太原：能源与节能，2 0 2 0(3)：44-45.作者简介：牛路路（198 8 一），男，山西晋城人，2 0 12 年毕业于太原理工大学阳泉学院采矿工程专业，助理工程师，现从事井下生产相关工作。收稿日期：2 0 2 2-0 7-2 859编辑：廖文德(上接53 页)积片帮冒顶，工作面正常组织生产，所采取的煤壁片帮控制措施的有效性及可靠性得到充分验证。6结语通过现场观测、采用数值模拟等方法，对东周窑煤矿工作面出现的煤壁频繁片帮情况进行了综合分析，找出了片帮原因；在采取“玻璃钢锚杆加固+超前注浆加固”等防片帮技术措施后，工作面片帮冒顶现象得到了有效控制，片帮冒顶发生频率大幅下降，有效保证工作面安全回采；该技术具有现场应用效果显著、施工成本低、适用性广等特点。参考文献：1刘永锋.8 113 综放面煤壁片帮控制技术应用J.江西煤炭科技,2 0 2 1(3):113-115.2苏鹏.东周窑矿8 10 3 综放面过断层片帮控制技术研究与应用J.邹城：煤矿现代化，2 0 2 2,3 1（4)：5-8，12.3要海龙三软煤层工作面煤壁片帮控制技术措施研究.太原：能源与节能，2 0 19(12）：114-115.4】梁立鹏.大采高综采工作面煤壁片帮机理及控制技术研究J.徐州：能源技术与管理,2 0 18,43(1)：7 1-7 3.5张智.综放工作面矿压显现规律观测及围岩控制技术研究J.北京：中国石油和化工标准与质量，2 0 2 0,40(7):217-218.作者简介：焦世雄（1992 一），男，山西浑源人，2 0 2 0 年毕业于内蒙古科技大学矿业工程专业，硕士，工程师，现从事采掘管理技术工作，研究方向：矿业工程技术。收稿日期：2 0 2 2-10-13编辑：李永华(上接56 页）效应的弹塑性解J.马鞍山：金属矿山,2 0 19(3)：6 8-7 2.4结语3李硕.官地矿12 6 0 9工作面运输顺槽支护技术研究J.21108工作面材料巷采用“锚杆索+钢筋网”联合支护技术后，巷道围岩的顶板下沉及两帮变形量减小，围岩变形破坏得到了有效控制，巷道围岩未发生变冒顶、片帮等破坏现象，实现了对断层破碎带处围岩的有效控制。参考文献：1冯昆.联合支护技术在掘进巷道过断层破碎带中的应用J.山西能源学院学报，2 0 2 2,3 5（3）：4-5,9.2余涛，赵光明，孟祥瑞，等.大松动圈下锚固承载层支护太原：能源与节能，2 0 2 1（10）：16 9-17 0.4】孙长斌.石台煤矿顶帮支护的优化设计J.陕西煤炭,2 0 2 0,3 9(S2):62-65.5彭宴宾.煤岩互层顶板掘进巷道支护参数优化设计J.山东煤炭科技，2 0 2 0(5)：3 5-3 7.作者简介：郭鑫琳（198 6 一），男，河南辉县人，2 0 16 毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业，助理工程师，现从事煤矿掘进技术工作。收稿日期：2 0 2 2-11-2 8编辑：彭呈喜