霍尔辛赫3605综放工作面过陷落柱采煤方法_陈帅.pdf

煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 0引言 陷落柱是一种特殊地质现象， 煤层经地下水强烈 溶蚀后形成溶洞， 结合各种地质因素影响引起上覆岩 层失稳及塌陷， 给矿井正规生产带来很大的难题[1]， 导 致煤炭储量下降， 采掘效率降低， 生产成本增加， 对采 煤机的损害程度加大，若沟通煤层顶底板含水层， 将 造成突水事故[2]。陷落柱已经成为影响煤矿企业高效 安全生产的重大隐患。 几年来国内专家及学者分别就过陷落柱采煤方 法展开大量研究及实践， 黄友金等[3]根据漳村煤矿的 地质情况， 研究了 2502 工作面过陷落柱方案的可行 性； 闫飞[4]对工作面初采期过陷落柱矿压显现特征进 行了研究；综采工作面当前过陷落柱重点采取重开 切眼或者强行通过的方式[5]， 本文根据霍尔辛赫矿井 3605 工作面的 JX26 陷落柱的特征，对过陷落柱的 可行性进行分析与实践，取得了良好的经济与社会 效果。 1工作面概况 图 1陷落柱示意图 霍尔辛赫矿井位于山西省长子县东南 5km 处， 矿井 3 煤层可采储量为 222.45Mt， 年生产能力为 4.0 Mt/a。3605 工作面位于霍尔辛赫矿井六盘区， 切眼长 度 245m， 走向长度 1726m， 煤层厚度 5.9m， 倾角为 7， 采高 3.0m， 工作面底板标高 410m～465m， 工 作面布置支架 166 架。根据三维地震勘探结果显示， 霍尔辛赫 3605 综放工作面过陷落柱采煤方法 陈帅 （山西霍尔辛赫煤业有限责任公司 ，山西 长治 046600 ） 摘要 基于霍尔辛赫矿井 3605 综放工作面 JX26 陷落柱的特征， 本文结合生产实践， 对直接过陷落 柱的工艺进行了研究与实践。 通过控制工作面的顶板与采高， 完善排水系统能力， 改变劳动组织， 采用 放振动炮后采煤机截割扫顶扫底的方法推进， 同时根据陷落柱岩石段软硬程度改变炮眼布置， 并利用 废旧皮带加强对工作面设备的保护。结果表明 通过此工艺提高了煤炭资源的回收率， 延缓了矿井采 掘衔接的紧张， 保证了工作面连续推进， 并对其他相似工作面提供了借鉴。 关键字 综放工作面 ； 陷落柱 ； 采煤方法 ； 采高 ； 顶板 中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0042- 03 of mining coal through collapse column in Huoerxinhe 3605 fully mechanized caving face CHEN Shuai （Shanxi Houerxinhe coal industrylimited liabilitycompany ， Shanxi changzhi 046600 ） Abstract Based on the characteristics of the JX26 collapse column in the 3605 working face of Huoerxinhe Mine, this paper studies and practices the technology of directly passing through the collapse column in combination with the production practice. Through controlling the roof and mining height of the working face, improving the drainage system capacity, changing the labor organization, adopting the of cutting and sweeping the roof and bottom by shearer after blasting vibration gun, changing the blasting hole layout according to the soft and hard degree ofthe rock section ofthe collapse column, and usingthe waste belt tostrengthen the protection ofthe workingface equipment. The results showthat this technology improves the recovery rate of coal resources, delays the tension between mining and excavation, ensures the continuous advance ofworkingface, and provides a reference for other similar workingfaces. Keywords Fullymechanized cavingface ; Collapse column ; Coal mining ; Miningheight; Roof 42 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 在 3605 综放工作面存在 DX26 陷落柱，距切眼 794m， 东西方向长 206m,南北方向 90m， 为 “斧子” 形 状， 对回采影响比较大， 如图 1 所示。 表 13605 综放工作面配套设备表 2可行性分析 当前， 根据陷落柱出现在工作面内的位置、 大小、 形状以及采煤方法等因素， 3605 综放工作面过陷落 柱可有 2 种方法 一是在运输巷回采至里程 805m 处 开切眼， 绕过陷落柱； 二是采煤机强行通过陷落柱。 方案一要进行相应的巷道掘进和工作面长度调 整， 技术难度小， 但煤炭亏损量大， 准备时间长。方案 二无需另掘巷道和工作面搬家，不耗损煤炭资源， 但 在通过过程中可能会存在透水、 冒顶压架、 底板下陷 等影响工作面推进的安全隐患。为此， 对陷落柱进行 了周密的勘探， 明确了陷落柱的位置、 范围， 查明了该 陷落柱为弱含水性， 通过过程中涌水量可控， 认为可 以强行通过。 3采煤方法 通过分析陷落柱的特征及其勘探资料，在 3605 工作面过陷落柱的过程中， 预计直接处在陷落柱的范 围内的支架为 75- 100， 往前推进过程中逐渐由 “锤 把” 延伸至 “锤头” ， 其对应支架区域为 39- 105 范围 内， 当岩石硬度普氏系数小于 4 时， 可用采煤机直接 截割， 但牵引速度应减小； 当岩石硬度普氏系数大于 4， 采煤机无法截割时， 则采用人工打眼放炮的方法震 动预裂爆破后采用采煤机截割， 采煤机的速度控制在 1m/min 之内。 3.1爆破管理 为快速通过陷落柱劳动组织需做出调整， 检修班 负责打眼， 打完眼后开始装药放炮， 中班接早班继续 进行放炮作业， 爆破完后， 中班后半班和夜班负责割 煤两个循环， 次日检修班再负责打眼。遇到岩石段较 软区域打设双排眼， 上排眼距顶板 800mm， 向上打设 与水平夹角 27， 眼深 2m， 下排眼距底板 600mm， 向 下打设与水平夹角 21 度， 眼深 2m， 每孔装药不得超 过 3 卷炸药， 岩石较硬段打设五花眼， 上排眼距顶板 800mm， 向上打设与水平夹角 27， 眼深 2m， 中间一 排眼垂直于煤壁，深 1.8m，下排眼距底板 600mm， - 21向下打设， 眼深 2m,且所有炮眼都向工作面机 头方向偏 6， 每孔装装药量不得超过 4 卷药， 每孔 装一枚雷管， 分次装药， 分次起爆， 一装药和起爆数量 不得大于 50 个孔，陷落柱段只有爆破后才可用采煤 机进行装矸， 不得强割。 图 2工作面双排眼布置平面图 图 3工作面五花眼布置平面图 图 4工作面炮眼俯视图 3.2设备保护 放震动炮的目的是为采煤机切割矸石创造条 件， 保护采煤机， 使用废旧皮带在工作面放炮区域挂 设挡矸帘， 防止煤帮矸石损坏支架及各种管路。 工作 面力求多打眼， 少装药， 目的是减少大块矸石产生， 爆破孔数不能过多， 防止落矸量大造成压死刮板机， 不仅需人工清矸浪费大量时间，且对刮板机电机造 成损伤。遇到大块采用放炮处理， 不能硬割， 同时每 班要及时更换滚筒截齿及紧刮板螺丝。刮板机及转 载机出矸时尽量保证煤矸一块出，防止出现卡板刮 板及磨损溜槽现象。 设备名称型号数量 放顶煤液压支架ZF7200/18/35158 架 过渡支架ZFG7600/20/358 架 端头支架ZTZ12400/21/342 架 前刮板输送机SGZ800/10501 部 后刮板输送机SGZ900/14001 部 采煤机MG300/700-WD11 台 转载机SZZ900/3751 部 破碎机PLM2200 1 台 胶带运输机DSJ120/180/3400 1 部 乳化液泵站BRW -400/31.5F1 套 43 ChaoXing （上接第 41 页） 具体设计， 并结合动压巷道控制技术原理对巷道的 修复方案进行设计； 根据矿压监测结果显示， 在巷 道采用动压巷道控制技术和修复方案后， 顶底板的 最大移近量为 449mm，两帮最大移近量为 130mm， 解决了巷道围岩变形量大的问题， 保证了巷道围岩 的稳定。 参考文献 [1] 王夏南.余吾矿深孔爆破径向不耦合系数研究[J].煤炭技 术,2018,37 （06） 98- 101. 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[4] 苏海,赵玉成,刘家成,王明,张学薇.卸压巷道位置和尺寸 对下部巷道底鼓影响规律研究 [J]. 煤炭技术,2015,34 （02） 53- 55. 作者简介 毋肖飞 （1980-） ， 男， 汉族， 山西泽州人， 本科， 助理工程 师， 研究方向 采矿、 安全管理。（收稿日期 2019- 9- 23） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 3.3割矸工序 陷 落 柱 段 在 爆 破 后 会 出 现 大 于 500mm 500mm500mm 矸块无法通过采煤机，若有大矸块 通过采煤机时， 容易卡拌刮板机大链， 所以在割陷落 柱段时采取从机尾向机头单向割煤，割完机头后， 空 刀向机尾退采煤机， 在向机头割煤或向机尾退采煤机 的过程中， 若有大块掉落在机头滚筒以上， 需将采煤 机滚筒升起，将大块矸石跨过采煤机两个滚筒后， 再 正常开采煤机。 3.4采高控制 工作面无陷落柱正常回采区域采高控制在 3m， 陷落柱区域采高逐渐下调至 2.8m，尽可能减少陷落 柱内的割矸厚度， 同时能够满足机组及行人从支架内 顺利通过；同时陷落柱两端的 5 个支架为采高过渡 区， 适当留底煤， 与陷落柱区域保持一个坡度。 3.5顶板控制 工作面机头、 机尾每循环上 3m 板梁， 同时在机 头、机尾及陷落柱处进行上网（经纬网规格 1.0m 10m ） 工作； 陷落柱区段及时拉移超前架， 拉移支架时 要做到带压移架， 尽量少降支架立柱。使超前架前梁 抵到煤帮， 及时打开护帮板， 以减小支架的端面距， 维 护顶板， 并确保该区段支架处撑力不得低于 24 MPa。 3.6排水系统 煤层受陷落柱影响， 顶、 底板裂隙增多， 易沟通 上、 下部含水层， 导致工作面涌水增大， 根据工作面的 探放水情况，及临近工作面回采过程中的涌水情况， 经计算预计该工作面最大用水量 50m3/h，在陷落柱 南、 北部各开挖一水窝， 均安装 2 台 BQS30/50/15 排 水泵， 使用 φ51mm 的排水管路， 采用双回路双电源 供电， 确保排水系统满足工作面的排水能力。 4结论 1 ） 通过对 3605 综放工作面过陷落柱采用硬过陷 落柱可以多回收煤炭资源 15 万 t， 若每吨煤按照 500 元计算， 同时除去截齿等配件材料的损失， 最终可以 获取利润 5000 多万元。 2 ） 3605 综采工作面遇到陷落柱， 采用强行通过 的方式开采，有效缓解了霍尔辛赫矿井采掘衔接的 紧张， 提高了资源回收率， 保证了 3605 工作面连续 推进度，为今后相似工作面强行过陷落柱具有一定 借鉴意义。 3 ） 采用采煤机直接割落矸石和放震动炮相结合 的方式是强行通过工作面陷落柱的直接有效措施。 通 过对陷落柱区域的上网工作， 加强顶板控制， 保证安 全回采。 参考文献 [1] 张书林， 张子敏， 王运革， 等．潞安常村井田陷落柱分布 规律与成因初探 ［J］ .河南理工大学学报自然科学版 ， 2011， 30 （3） 283－287. [2] 孟鑫， 王安顺．综采工作面过陷落柱技术初探 ［J］ ．煤炭 技术， 2010， 29 （11） 239－240. [3] 黄友金， 朱川曲， 周泽， 等.漳村煤矿 2502 工作面过陷落 柱方案的探究 ［J］ . 湖南科技大学学报 自然科学版, 2017,32 （1） 1- 6. [4] 闫飞.工作面初采期过陷落柱矿压显现特征研究 ［J］ .煤炭 工程， 2017， 49 （2） 56- 58. [5] 张运海. 工作面平推过陷落柱技术及巷道矿压显现特征 [J].煤炭工程， 2012， 44 （10） 66- 69. 作者简介 陈帅 （1988-） ， 男， 山西长治人， 专科， 初级工程师， 现从 事综采队队长工作。 （收稿日期 2019- 4- 9） 44 ChaoXing