工作面开采陷落柱对顶底板的影响分析
断层、陷落柱构造对四台井田煤层厚度的影响及处理
四台矿 是年设计 生 产能力 ５ ０ 吨的特大 型矿井 ， ‘ ０万 现主采煤层 赋 存极不稳定 ， 矿井 内褶皱断层 、 陷落柱多 ， 夹石厚度变化大 ， 回采工作 为 带来极大困难。为了降低成本 ， 有效提高资源回收率及生产效益 ， 本文 分析井 田内断层 、 陷落柱构 造对煤厚影 响， 定合理有效措施 ， 矿 制 确保 井安全顺 利生产。
一
、
比的 １层 ， ５ 煤厚 １． 米 ， ５ ４ 含煤系数 ８ ％， ５ ． 达可采厚度的 ｌ层 ， 中大部 ３ ２ 其 分可 采的 ７ ， 层 局部可采 的 ５ ， 层 不可 采 ３ 。其 特点是煤层 层位 比较 层 稳 定 ， 厚 度 不 稳 定 ， 煤 厚 变 化 比较 大 ， 异 系 数 在 ３ ． ％ 但 其 变 ９３ ５ １１ ８ ０ ． ％之间 ， ２ 可采指数 在＜ ｌ ．６ ＯＯ ～０８ 之间 。 Ｆ上而下 ， 层层间距有 ｛ 煤 逐渐变小趋势 ， 煤层分叉合并现象严重。
矿 井 概 况 同煤 四台井 田位 于大同市 两２ 公里 、 ７ 云冈沟 内十里 河中游 ， 田 井 范 围北起 刘安窑 、 上深涧矿 南界 ， 南与大斗 沟 、 同家梁 、 永定庄 矿相接 。 东部 自北而南与北辛窑矿 、 黄土坡矿 、 张家湾矿及大 同市地方小煤矿相 邻 ， 部和鹊 儿山矿 、 西 燕子 山矿 相邻 。井 田南ｊ 长 １ ． 里 ， ２公 ２ 东两 宽 ８ 公里 ， 面积 ６ ． ｓ 平方公里。开拓方式为主 、 ５ ５４ ４ 副斜井与副立井混合式 ， 井 田内设 一个水平分 盘区开采全部煤 田 ， 采煤方法采用倾斜 ｝臂大 冒 乏 顶后退式 ， 现主采 １＃ １＃ ２ 和 ４ 煤层 。 二、 矿井地质情况 １煤层情况 、 四台井 田侏 罗纪煤系主要 赋存于 中统 大同组 ， 含煤 ２ 层 ， 以对 １ 可
综采工作面硬过陷落柱的技术与实践
—
＿
图 １ 临时 芰护示意 图
表 １
设 备名称 刮板 输送机 采煤 机
（） 果采煤机截割通过后 ，溜道内浮煤 、 ２如 浮矸 较 多，无法采用及时 支护方式时 ， 采用临 时 支护形式 ， 即：在液压 支架的 前探 梁 上 板 挑 木梁维护顶板 ，每架两根 ，板木规格 ： １ ６ｘ １０ ２ ０毫 米的 半园木 。（ 如图 １ 。 ） ４ ２ 方 案二 ：控 制爆破 、采煤机扫矸 法 ，适 ． 用于陷落 柱 内岩 性较硬 （＞６ ， ｆ ） 采煤 机截割 困难或有 火星时 ４ ２ １ 采用人工钻 眼爆破落矸 ，采煤 机 ．． 装矸 的方法通过 陷落柱 ； ４ ２ ２ 炮眼布 置及爆破说 明 ．． （） １ 陷落拄内的岩石相对较软 时 ， 炮眼采 用 “ 三花 眼”布置 ，眼距 １ ０ ，眼深 １５米 ．米 ． （ 如图 ２ 。装药量为 ：顶眼 ３ ０ ／眼 ，底眼 ） ０克 ３ ０克 ／眼。放炮 后 ，高度不能低 于 １ ５米 ； ５ ． （ ） 落柞内 的岩石相 对较硬或 采用上述 ２陷 方法爆 破后 ，顶底板 出现 台阶 、疙瘩 时 ，采 用 “ 光 面 爆 破 法 ”。 类 炮 眼采 用 “ 花 眼 ” 布 置 ，顶 底 眼 间 五 距 为 ０ ５ ，中部 眼 间距 为 ０ ７ ．米 ．５ 米， 眼深 均为 １ ５ （ 图三） 装 ．米 如 。 药 量为：顶底眼 ３ ０ ／眼，中部 ０克 －＇ 板术 眼 ３ ０克 ／眼 ；使 用 ｌ 毫秒 以内 ５ ０ 的延时电雷管 ， 起爆 顺序为： 先中 液 压 部，后顶底。 支架 （ ） 眼、装药期 间闭锁刮板 ３钻 输送机 ；
４ 综 采工作面硬 过陷落柱技术方案
４ １ 方案一 ：采煤机硬 割通过法 ，适用于 陷 ． 落柱 内岩性较 软 （ ）时 ｆ ＜６ ４． ． 采用采煤 机截割的 方法 通过 ， １１ 持 “浅 吃 刀 ， 多 循 环 ” 作 业 ； ４， ， 采煤机 截割 要求 １２ （） １采煤机 的截割速 度必须控制存 ０．ｍ／ ５ 秒 以内 ； （） ２ 采煤 机 刀齿 锋利 齐全 ，１ 外唢雾设 施 人 Ｊ
3902综采工作面过X12’陷落柱风险辨识评估报告
3902综采工作面过X12’陷落柱安全风险专项辨识评估报告辨识评估时间：2020年 4月18日下午17:00一、组织机构组长：副组长：成员：二、作业环境辨识评估截止2020年4月18日八点班，我队施工的3902工作面进风推进至1167.6米，回风推进至1173.6米，根据槽波资料、三维地震解释资料、千米钻孔和本煤层钻孔资料，预计向前推进15米时，在47#-52#架揭露X12’陷落柱，X12’陷落柱参数：预计陷落柱长轴呈北西向，大小为19m ×14m。
工作面内最大影响范围42#架～57#架。
采用经验判断法及作业条件危险分析法，对作业环境中存在得到主要灾害风险进行辨识及评估：顶板：3902工作面沿煤层顶板推进，顶板岩性为砂质泥岩。
预计陷落柱为岩溶陷落柱，断面内大部分为泥岩胶结物，局部为砂岩，在揭露陷落柱前附近区域顶帮可能受其影响出现滚帮及塌顶，过陷落柱期间由于岩性问题，锚杆、锚索施工不能锚入坚硬顶板当中，且围岩稳定性较差，存在塌顶风险，顶板风险评估为较大风险：D=LEC,D=3×2×40=240；水：工作面主要充水因素为3#煤层顶板砂岩及K8砂岩裂隙含水层水，含水层属弱含水层，含水呈不均一性。
割煤过X12’陷落柱期间存在导通煤层上方积水区的风险。
预计正常涌水量为1～2m3/h，最大涌水量为5m3/h左右。
存在一定水灾风险，对照分析水灾风险评估为一般：D=LEC,D=1×3×40=120；煤与瓦斯突出：公司2013年被认定为煤与瓦斯突出矿井，在过陷落柱期间，由于煤层结构发生变化，在过陷落柱前后有可能存在瓦斯异常聚积其余，存在引发煤与瓦斯突出事故的风险，造成严重后果，经分析评估煤与瓦斯突出风险评估为重大风险：D=LEC,D=1×6×100=600；瓦斯：：3902工作面煤层赋存较稳定，煤层厚度0.6m～2.5m,平均1.81m。
通过生产技术部防突办提供的相关资料及邻近工作面开采煤层分析，预计本面瓦斯含量、瓦斯压力随底板标高的降低逐渐增大；瓦斯压力为0.11～0.19MPa，瓦斯含量4.7253～6.1516m3/t。
大同矿区陷落柱特征及对开采的影响分析
过程 中把陷落柱圈进去那也是常有的事。
在工作 面回采过程中一旦遇到陷落柱 ，就会产生 比开拓时遇到陷落柱更大 、更多 的困难 ，如顶板管
理 、机 电设 备 管理 、工程 质量 管理 、煤 质 管理 、火 工
③陷落柱可 以导通地表水和地下 含水层 ，常常会
把地 表水 和 地下 水 引导 到井 下巷 道 和工作 面 内 。
２ １ 年第 ３期 ０ １
袁振江 等 ：大 同矿 区陷落柱特征及 对开 采的影 响分 析
井巷开拓过程往往会突然遇到陷落柱 ，为此改变井 田 设计几乎不可能 ，唯一的办法就是硬过。由于岩体 的 硬 度远 远大于煤层 ，就会 出现 由此引发的一系列 困
难 ，如开 拓进 度 慢 、安全 系数 低 、开 拓成 本增 加 以及
文关系等有Байду номын сангаас个 比较清晰的认识 ，这就可 以使我们提
５ 如 何应 对 陷落 柱
前做好应对措施 ，做到有备无患 ，真正落实 “ 安全第
一
５１矿井设计阶段的应对方法 ．
在 矿井 设 计 阶段 ，利 用尽 可 能 详 细 的 地质 资 料 ，
、
预 防为 主 ”的安 全理 念 ，对矿 井 的安 全生 产有 着
品管理和劳动组织管理 、水害预防等。由此引发的各
个 环节 的安 全 问题 更 是不 容忽 视 ，因此必 须提 前制 定
④ 由于陷落柱的导通作用 ，陷落柱周 围的煤体往
往会发生氧化 ，出现煤质变得酥松 、煤体 暗淡 、煤体
含水 增 大等 现象 。上 述 现象会 受 到 陷落柱 的规模 、位
缜密的各环节 的应对措施 ，以确保安全生产。
矿 区地 面调查 时 ，利 用地 形航 拍 、人工 勘测 和 钻 探 物 探 的方 法 对 地貌 异 常 区 ，如盆 状 、坑 状 塌 陷 区 ，
邢东矿2121工作面陷落柱漏查原因分析及初步认识
关键词 ： 陷落柱 漏查 原 因 措施 中 图分 类 号 ： Ｄ Ｔ ７ 文 献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ００ （ ） ０ １ － １ １ ７ － ７ １２ １ ） ３ｂ － １ ０ ０
邢 东矿 位 于河 北 省邢 台市 城 区 的东 北 不 足 ， 又 一 原 因 。 是 造。 如果 开 采 受 顶 底板 水 影 响 ， 必 须 同时 还 部 ， 采 煤 层 为 山西 组 二 号 煤 ， 厚 ４ ５ 主 煤 ． ｍ， （） ３ 电法 手 段主 要 用 于 探测 含 水 低 阻 异 采 用音 频 电透 视 或 井 下瞬 变 电磁 探 查 顶底 最大 开 采深 度超 过 ｌ ０ ｍ。 系地 层 属 Ｃ ， 常 ， 无 水 陷落 柱 不 敏 感 。 Ｏ０ 煤 Ｐ 对 板富水分布及影响开采的导含水通道。 其 基 底 为６ ０ ０ ｍ厚的 奥 陶 系石 灰 岩强 承压 含 （） 造 现象 的 特 殊性 给三 维 地 震 解释 ４构 建 立 物 探 资 料 解 释 会 审 制 度 ， 探 施 物 水 层。 带 来一定困难 。 工 单位 必须 和 现 场 地 质人 员共 同 分 析研 究 ２月 １ ９日， 矿２１ １ 作 面 意外 揭 露 一 该 ２工 从 工 作 面 揭 露 和 探 测 情 况 看 ， 陷 落 地 质资 料 ， 合 己知 地 质 资料 综 合 分 析 ， 此 结 共 大 型 陷落 柱 ， 引起 业 内 人 士 高 度 重 视 。 柱 虽平 面 规 模较 大 ， 陷 落幅 度很 小 ， 体 同 研 究 每 一 个 物 理 异 常 ， 到 地 质 与 物 探 但 柱 做 内岩 层 结 构 完 整 ， 可 清 晰 看到 完 整 的 １ 并 号 的 高 度 统 一 和 完 美 结 合 ， 物 理 异 常 科 学 把 １地质工作 煤 ， 号 煤在 ２ 煤 上 方 １ｍ ， １ 号 ０ 由此判 断西 北 地 解 释 为 一 种 或 几 种 可 能 的 地 质 现 象 ， 在 工 作 面 掘 进 期 间 ， 用 直 流 电超 前 物 角 陷落 幅 度 最 大 ， 仅 有 ｌｍ ， 采 且 ０ 重新 调 用 三 充 分 分 析 的 基 础 上 编 制 探 测 报 告 。 探技 术 ， 持连续 超前 探测 ； 作面 圈 出 坚 工 维 地 震 数 据 体 ， 过 陷落 柱 剖 切 时 间 剖 面 ， 穿 利 用直 流 电法 仪和 Ｔ Ｍ４ 轻 型瞬 变 电 Ｅ ７ 后， 采用 无线 电坑 透技 术 探 测 地 质 构造 ， 音 研 究 发 现 这 一地 质现 象 与 地 震 成 果 完全 符 磁 仪 ， 究 巷 道 掘 进 方 方和 侧 前 方 超 前 探 研 频 电 透 视 和 井下 瞬 变 电磁 技 术 探查 工 作 面 合 ， 是 陷 落 幅 度 小 于 三维 地 震 的 分 辨 范 测技 术 ； 展 三维 地 震 数 据体 精 细 解 释 ， 只 开 提 底 板 的导 含 水 性 ； 进 一 步 探 查 区 内 富 水 围 ， 能 提 前 确 认 为 陷 落 柱 。 为 不 另外 ， 由于 地 高 解释 精 度 ， 圈定 可 疑 范 围 ， 实超 前 探 并 确 分 布 ， 在 地 面 对 工 作 面 局 部 实施 瞬 变 电 还 震 勘 探 是 一 种 间接 探 测 手 段 ， 在 多 解 性 测 的 重 点 。 存 磁勘探 。 和 不 确 定性 ， 精 度 主 要 取 决 于 地 震 地 质 其 依托 科研 院所 ， 行 构造 规 律 研 究 ， 进 预 条 件 的 复 杂 程 度 ， 区 断 层 复 杂 煤 层 埋 深 测 未 知 地 质现 象 或 重 点地 质 工 作靶 区 。 本 ２陷落柱探查 较 大 ， 部 倾 角 陡 ， 地 震 成 果 也 均有 一 定 局 对 研 究 采用 先 进 的 、 合 本 区特 点的 、 适 能 由于 这 一 地 质现 象 的 特 殊 表 现 ， 揭 程 度 的 影 响 。 刚 较 好 完 成预 定地 质任 务 的物 探 手 段 。 比如 ： 露 时 现 场 误 判 为 一 地 堑 构 造 ， 着 进 一 步 随 （） 质现 象 复杂 ， 以 准确 预 测 。 ５地 难 高 频 三 维 地 震 可 提 高 控 制 精 度 、 义 的 电 广 揭 露 ， 逐 步认 定 为 陷 落 柱 。 后 立 即 调 用 才 之 工 作 面 对 陷 落 柱 局 部 揭 露 后 ， 布 置 法 对 低 阻 水 体 敏 感 ， 岩 性 三维 地 震 技 术 又 而 包 括物 探成 果 在 内 的 全部 地 质 资 料 重 新 分 探 巷 ３ ６ ， 施 工 钻 孔 ３ 个 ， 计 钻 探 进 对 探 测 陷落 柱 有 比较 好 的 效 果 。 ２米 并 ６ 累 析 ， 排 除 水 害 威 胁 的 前 提 下 制 定 探 查 和 尺 近 千米 ， 基 本查 清这 一 构 造 组 合 ， 从 在 才 又 处理方案。 另 一 方 面 体 现 了 本 区 构 造 的 复 杂 性 ， 也 ５对煤矿地质工作的认识 这 ２ １ 处理 方案及 探测 工 程 ． 是漏查该陷落柱的一个重要原 因。 （） １ 正确 认 识 问题 是 处 理 和 解决 好 问题 根 据 无 线 电 坑 透 资 料 重 新 解 释 ， 初 并 的前提 。 步 预 计 陷 落 柱 的范 围 ， 步 认 定 该 区发 育 ４技术措施 初 通 过 分 析 原 因 ， 这 一 问题 有 了一 个 对 两 个 陷落 柱 ， 大 － ４ 。 此 基 础 上 设计 配 一 ，在 防 治 水 是 煤 矿 地 质 工 作 的 基 本 要 求 ， 比较 明 确 的认 识 。 然不 是 责 任 问题 ， 于 显 属 巷 ， 工 作 面 实 行 局 部 搬 家 ， 利 用 巷 道 、 或 者 叫 底 限 标 准 。 做 到 准 确 预 测 地 质 现 技 术 问题 ， 且 是物 探 技 术 问题 。 做 好矿 对 并 为 并 为 钻机 和 手 持 式 风 动煤 岩 钻 对 陷 落柱 的具 体 象 ， 对 前 述 分 析的 原 因 ， 合矿 区地 质 持 井 地 质 工 作 ， 必 须 坚 持 实 事 求 是 的 工作 针 结 还 位 置和 大 小进 一 步 探 测 。 累计 投 入 巷道 ３ ６ ２ 点 ， 定 以 下措 施 。 制 作 风 ， 确 对 待 现 实 ， 避 免 以 下 认 识 误 正 并 米 ， 施 工 各 类 钻 孔 ３ ４ 计 钻 探 工 程 量 并 ６ ＂， 新 区 开 拓 必 须 首 先 保 证 足 够 的 勘 探 精 区 。 ９ ２ ７ ｍ 。 本 控 制 了 陷 落 柱 的 位 置 与 发 度 ， 勘 探程 度 不 得 低 于 《 、 炭地 质 勘 ７ ．８ 基 其 煤 泥 （ ） 质 工 作 不受 重 视 的技 术 原 因 分析 ２地 育形 态 。 探规 范 》 先期 开 采 地 段 或 首 采 区的 要 求 ， 及 对 策 。 对 ２ ２探 测结果 ． 并 利 用 三 维 地 震 进一 步 提 高 对 地 质 构 造 的 ① 层 状 矿 床 条 件 相 对 简单 ， 些 人 能 有 随 着 对 陷 落 柱 的 进 一 步 揭 露 和 探 测 ， 探 明 程 度 ， 时 采 用 瞬 变 电 磁 、 密 度 电 认 得 断 层 就 认 为 懂 得 了地 质 ， 有 些 人 认 同 高 又 构 造 形 态进 一 步 明 朗 ， 致 认 为 这 是 一 种 法 、 一 可控 源 音 频 大 地 电 磁 法 等 广 义 的 电法 为 不能 准 确 预 测 某 些地 质现 象 就 是搞 地 质 极 其 特 殊 的 地 质 现 象 ， 是 一 组 非 常 复 杂 手 段 ， 已知 构 造 的 导 含水 性 进 行 探 查 ， 也 对 并 的 失职 。 实这 两种 思 想 都是 错 误 的 ， 没 其 都 的 地 质 构 组 合 。 局 部 向斜 的 基 础 上 发 对 影 响 开 采 的 含 水 层 段 进 行 富 水 规 律 研 能 正 确 对 待 地 质 学 。 在 育 有 一 个 陷 落 幅 度 很 小 但 范 围较 大 （ ０Ｘ ７ 究 。 ②非 主 导 专 业 不 受 重 视 。 ｌＯ 的 陷落 柱 （ 者 叫 环状 断 层）其 间 岩 Ｏ ｍ） 或 ， 新 区 第 一 条 巷 道 掘 进 ， 须 坚 持 做 好 必 ③ 上 游 技 术 其 价 值 体 现 在 下游 专 业 ， 层 层序 完 好 ， 大 陷 落 幅 度不 超 过 ｌ米 ， 最 Ｏ 并 综 合超 前探 测 。 ， 综 合分 析 己有 物 、 、 自然 容 易 被 忽 视 。 即 在 钻 且 其旁 侧 还 发 育 有一 落 差 ４ 的断 层 ， 测 巷 探 等 全 部 地 质 资 料 的基 础 上 ， 井 下 再 米 预 在 ④ 灰 色 理 论 ， 被 多数 人 理 解 。 不 的小陷落柱并不存在 。 实 施 必 要 的 超 前 物 探 工程 ， 据 超 前 物 探 根 ⑤地质工作与生产之间的矛盾。 结 果决 定顺 煤 层 或 是 朝 底 板 施 工 侧前 方 超 上 述 现 象 在 煤 矿 行 业 非 常 普 遍 ， 很 在 ３陷落柱漏查原 因分析 前 钻 ， 确 认安 全 的 区域 才 可 以 施 工巷 道 。 大 程 度 上 削 弱 了地 质力 量 。 方 面 ， 有 技 在 一 现 （） １ 局部 构 造 组 合 的 复 杂 性 ， 坑 透 资 给 第一 条巷道 掘出后 ， 用这一巷 道 向 利 术力量不足 ； 另一 方 面 ， 级 地 质 专业 人 员 高 料 解 释 造 成 一定 的迷 惑 。 两 侧 进 行 瞬 变 电 磁 探 测 。 探 测 控 制 范 围 相 继 离 岗 ， 岗 的 地 质 专 业 人 员 比 在 岗 人 在 离 断层、 陷落 柱 、 曲 任 一 构 造 都会 造 成 内 施 工 巷 道 ， 根 据 瞬 变 电 磁 探 测 结 果 有 员 多 ， 且 现 有 政 策 还 不 足 以 吸 引 他 们 归 �
陷落柱的综合探查及治理技术
陷落柱的综合探查及治理技术摘要陷落柱特别是强导、含水陷落柱对煤矿生产有巨大危害性，往往造成淹井停产。
为了避免矿井在回采过程中发生因误揭陷落柱而导致的安全事故，就必须在工作面回采前探查清工作面内是否存在隐伏的陷落柱。
东庞矿2701工作面在回采前通过井下综合物探探查确定一隐伏地质构造异常体K1，根据综合物探所圈定的异常区又进行了两次钻探验证，由钻探验证结果证实了该地质构造异常体为无水陷落柱。
为了确保2701工作面的安全生产，又对该陷落柱进行了注浆加固，通过5个钻孔共注浆48.5t。
关键词陷落柱；地质构造；物探；钻探；注浆1 工作面概况2701工作面位于东庞矿一水平（-300m水平）七采区最上部，工作面底板标高介于-200m～290m之间，工作面走向长约1096m，倾斜长约141m，工业储量93.6万吨，可采储量87.1万吨。
工作面内地质条件较复杂，掘进过程中共揭露断层17条，其中大于1m断层有5条；工作面发育4处冲刷带，冲刷带宽度6m左右，长度约30m～100m，厚度约1m左右。
2 陷落柱的探查2.1 井下综合物探探查掘进完成后，结合该工作面实际情况，利用井下无线电波坑透、幅频电透视手段进行了综合物探探测。
本次综合物探工作，共完成无线电波坑道透视1130m、幅频电透视700m。
探测结论如下：1）井下坑透圈定2701工作面两处地质异常区（K1、K2），其中K1分析为一隐伏地质异常体，K2为上巷85#附近揭露断层QF10在工作面内的延伸反映；2）幅频电透视圈定2701工作面外段两处水文异常区（FP1、FP2），其中FP2应作为重点防水区域。
（见表1“2701工作面综合物探异常区一览表”）。
2.2 井下综合物探异常区的验证针对幅频电透视圈定的水文异常区FP1、FP2，在-300南翼运输大巷共施工了3个底板钻孔对其进行了探查，累计进尺334m，探测结果显示异常区无水文异常。
针对坑透异常区圈定的地质异常区K1、K2，在工作面圈出后，在上巷自切眼开始每20m施工了1个煤层孔对工作面内部构造及坑透异常区进行了探测，共计施工煤层孔68个，累计进尺7700.33m。
浅谈过地质构造时采煤工作面顶板支护
东撼爰 斜技
２１年第４ ０２ 期
浅谈 过 地 质 构 造 时 采煤 工 作 面 顶板 支 护
颜景玉， 潘永 清
（ 东 枣庄 福 兴集 团有 限 公 司 ， 东 枣庄 山 山 摘 要 ２７ ０ ） ７ ３ ０ 在 不 同 的地 质 构 造 条 件 下 ， 层 顶 板 岩 层 的 性 质和 状 态 ， 煤 矿 安 全 生 产 有 着 重 要 的 影 响 。 尤 其 遇 断 层 、 理 、 落柱 等 特 殊 地 质 构 煤 对 节 陷 采 煤 工作 面 过 断 层 过 陷落 柱
文 献标 识 码 Ｃ
造 时 加 强 对 工作 面顶 板 的 支护 及 安 全 管 理 显 得 尤 为 重 要 。 关键 词 过节理 顶 板 支 护
中 图 分 类 号 Ｔ ３７ ２ Ｄ ２ ．
随着采煤工作面 的推进 ， 顶板的条件 ， 板的压力 顶 都处在动态 的变化过 程 中 ， 其遇 断层 、 理 、 尤 节 陷落柱
２ 采 煤 工 作 面 过 陷 落 柱
（ ） 过断层 。绕过断层 的方法 用于断 层落差 大 １绕 的采煤工作面 。断层落差大 ， 影响范 围广 ， 利用探巷 要 探 明断层范 围。绕 过断层 即在 断层影 响范 围之 外 ， 重 掘开切 眼。在安 全得 到保 证 的前提 下 ， 尽可 能提 高资 源 采出率 。当工 作面推 进到 断层影 响范 围时 ， 作面 工 停 采 ， 入新掘切 眼内进行 回采 。 搬 （） ２ 硬过 断层 。硬 过断层 的方法用 于断 层落差较 小的采煤工 作 面 。由于 断层 揭 露处 往往 出现顶 板 破 碎、 煤质变软 、 淋水加大等现象 ， 最容易发生 冒顶事故 ，
等 特殊 地 质构 造 时 顶 板 的 变 化 更 为 剧 烈 ， 因此 支 护 及
煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探讨
煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探讨摘要：在煤矿开采共工作中，陷落柱是常见的地质构造之一，陷落柱存在于地质岩层，容易造成掘进效率低、回采难度大、顶板维护困难等问题，需要采取科学的施工技术，保证煤矿开采工作的安全顺利进行。
关键词：煤矿；掘进工作面；过陷落柱；施工技术引言陷落柱在我国煤矿开采中为常见的地质体，给煤矿的正常开采带来了巨大影响。
在实际生产中，陷落柱对煤矿的危害主要是破坏了煤层的连续性，影响了煤矿采掘施工。
一般来说，由于陷落柱分布情况复杂，岩体松散，工作面地应力叠加，常常需要合适的支护方案，采取可靠的安全防护措施，以确保煤矿的安全生产。
1陷落柱的基本介绍对于广泛分布在石灰岩地层中的岩溶来说，它的流性特质是由于与地下水的长期融合从而形成流性特质而不是成固态的岩石状，在石灰岩的溶洞中存在的时间越长形成的物质的特质就越稳定，也就是说越成熟，在地下水的不断的溶解之下岩溶不断的生长，越来越庞大，最后就会侵蚀岩洞，造成岩洞的洞口变得越来越大。
在一些时间段，地表内部的地质构造力会发生很大的变化，再加上覆岩重力的影响下，就很容易造成溶洞的破裂甚至是坍塌，发生这种情况的时候，就会让矿系统顶部的底层，发生地质性裂变，随即上面的覆盖着的地表就会发生坍塌和陷落，坍塌的形状一般都是圆形或者是椭圆形，很少有不规则图形出现，所以我们管这些圆形的落柱称之为陷落柱。
2.采煤机直接切割方法倘若陷落柱岩石强度不够高时，可运用采煤机直接切割陷落柱岩石。
需强调的是岩石切割时，不同岩石部位需区分运用滚筒。
通常情况下，滚筒切割低岩；前滚筒切割顶岩。
为了降低因拉架引起顶板掉矸出现冒顶情况可能性，需在陷落柱可操作范围内，采取铺设塑编网、工作区域搭建棚护顶两种方式予以解决问题。
采煤机切煤过程中，需做好两项工作，一是后滚筒带压移架；二是护帮板和伸缩梁移动到外部。
同时拉紧处理支架，以此减少煤墙的受力程度，降低片帮发生几率。
除此之外，工作面片帮，需通过有效方式移动护帮板和伸缩梁，而断面距离较远的情况下，需及时进行必要的超前支护。
煤矿井下陷落柱的判断和处理
煤矿井下陷落柱的判断和处理陷落柱对井下安全生产构成一定的威胁，因此，煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。
本文阐述了井下陷落柱的观测、判断和处理方法，以期为煤矿井下安全生产提供一定的借鉴。
标签：陷落柱；观测；判断；处理当煤层底板存在可溶岩时，如碳酸盐岩，在地下水的不断溶蚀下，可溶岩逐渐塌落，导致其上覆岩层随之冒落而形成柱状的塌陷体，这种柱状塌陷体称为喀斯特陷落柱，简称陷落柱。
陷落柱穿过煤层成为无煤区，减少了煤炭储量。
如果煤矿井下主要开拓巷道穿过陷落柱，将会加大巷道支护和顶板控制的难度，增加掘进和维护费用。
陷落柱发育的地区难以布置出综采工作面；如果工作面内包藏多个陷落柱，采煤机组和液压自移掩护支架无法使用。
在水文地质条件复杂的矿井，陷落柱可能导致涌水量增大，对安全生产构成威胁。
因此，煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。
1 陷落柱的观测陷落柱的判断和处理的基础是准确的观测。
对于陷落柱的观测，除了要描述陷落柱的形状、大小和陷落角外，还要详细记录陷落柱填充物的岩性及其所属层位、填充物的密实程度和透水性，对于陷落柱附近煤层的厚度、倾向、倾角和走向也要有所记录。
具体观测内容如下：1.1 陷落柱的形状、大小陷落柱在立面投影图上一般呈现为上小、下大的圆锥形，也有部分陷落柱呈现出上下同样粗的柱状或者上大、下小的漏斗状。
其形状和大小是观测的基础内容。
1.2 陷落柱的柱体物质由陷落柱的成因可知，陷落柱内的填充物都是其上覆岩层冒落形成的，无论从哪一层位观察，岩块都来自其上方的各岩、煤层。
对于柱内填充物，要详细记录其岩性、密实程度和透水性等。
1.3 陷落柱与围岩的接触面可溶岩上覆岩层冒落时，通常为逐步塌陷，所以陷落柱与周围岩层的接触面一般为不规则的锯齿状，这也是由其成因所导致的。
接触面一般呈60°～80°倾角。
当遇到坚硬岩层时，接触面向外突出，当遇到松软岩层则相反。
2 陷落柱的判断（1）煤、岩层产状发生变化。
综采工作面强行通过陷落柱研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
综采工作面强行通过陷落柱研究
井 涛
【 阳煤集团二矿 。山西 阳泉 ０ ４ ５ ０ ｏ ０）
了ｌ Ｏ ０ ０ ｍ ， 回采中面后仅有少量涌水， 说 明３ 煤顶底板砂岩 富水性弱 。 ２ ． ２ ． ２ 三灰 陷落柱 附近轨道顺槽施 工的三灰Ｊ ３ ９ ； ／ Ｌ 全孔无水。 位于陷落柱东 南及 东北部 的２ ５ ０ ６ 轨道顺槽 的三灰Ｊ ２ ７ 、Ｊ ２ ６ 和Ｊ ２ ８ ／ ； Ｌ ，位于陷落柱西 【 关键 词 】综采 ；陷落柱 ；强行通过 南及西北部 的２ ３ ０ ５ 轨道顺槽的三灰Ｊ ３ ６ 和Ｊ ３ ７ 孔， 三灰仅有少量涌水， 最大水压仅０ ． ６ ７ Ｍ Ｐ ａ ， 从各钻孔 的涌水情况分析， 陷落柱周围三灰富 引 言 水性弱，水位较低。目前２ ５ ０ ７ 工作面南部 附近 的三灰观测孔Ｊ １ ５ 孔水 陷落柱是煤系下可溶性岩层 经地 下水 强烈溶蚀后 ，形成一定的 位 己疏降至一 ９ ２ １ ． Ｏ ｍ ，Ｊ ２ ９ ； ／ Ｌ 已疏降至－ ９ ０ １ ｍ ，三灰水位 己疏降至安全 溶洞，经过 地下各种 地质 因素的作 用，引起上覆岩层失稳和塌 陷， 水位线以下，突水系数小于０ ． ０ ３ Ｍ Ｐ ａ ／ ｍ 。从以上的探查资料及陷落柱 形成筒状的柱体，是岩溶 引起 的一种较为特殊 的地质现象 。陷落柱 的揭露的水文地 质资料分析 ，该 陷落柱不具含导水性 ，其周围围岩 对地下工程 ，特别是对煤 矿井巷采 掘工程 的影 响比较大 ，比如采煤 及底板三 灰弱含水 ，对该面的 回采构不成威胁 。 工作面的布置、资源的损 失、巷道 的延伸 ，甚至影 响煤炭 的质量 ， ２ ． ３顶板管理 进而影响煤矿企业经济效益。下面 以某矿２ ３ ０ ７ 综采工作面为例 ，探 （ １ ）铺 网 护 顶 ： 为 防止 拉 架 时顶 板 掉 矸 导 致 冒顶 ， 陷 落 柱 范 围 讨工作面强行通过 陷落柱 的方案 ，为煤矿安全生产服务 。 内采 用 铺设 双层 金 属 网的方 法控 制 顶板 ，金属 网规 格为 ５ ０ ０ ０Ｘ １工作面概况 ９ ０ ０ ｍ ｍ ， 网孔 为 ４ ５ ×４ ５ ａ ｒ ｍ 。距 陷落 柱 ｌ Ｏ ｍ 时 ，在 端 头 支 架 与 １ ＃ 一 １ ２ ＃ 支 某矿２ ５ Ｏ ７ 工作面位于西部轨道大巷的北翼 ，是２ ５ ０ 采区的第７ 个 架顶板铺设双层金属网。金属网应与原巷道老 网连好 ，根据陷落柱 综采工作面 。东面 ｌ Ｏ Ｏ ｍ 为正在 回采的２ ５ ０ ６ 工作面，南面１ ４ ０ ｍ 为已回 实 际揭露情况，铺网范 围可 向面 内延伸 。 采结束 的的１ ３ ０ ５ 工作面 ，西面ｌ Ｏ Ｏ ｍ 为 已回采结束的２ ３ ０ ５ 工作面，北 （ ２ ） 采煤机割煤后 ， 若 新暴露 出来的顶板在 短时间内不会 冒落 ， 至２ ５ ０ 采 区边界煤柱，为未开拓的实炭 区。工作面铅垂上、下方煤层 而在支架卸载前移时可能 冒落，则可采 取平 行工作面挑梁护顶 的方 均未开采，无采空 区， 无老空积水 。 该面走 向长２ １ ４ ０ ｍ ， 倾斜长１ ２ ７ ｍ 。 法控制顶板 。 煤层距地表垂深８ ９ ０ ～１ ２ ５ ０ ｍ ，平均１ ０ ２ ０ ｍ ，煤层埋深大 。工作面回采 （ ３ ）顶板破碎 ，煤壁片帮严重，造成工作面漏顶 ，严重影响工 煤层为 山西组３ ± 煤 ，根据工作面顺槽实际揭露资料，该工作面３ ± 煤 作面正常 回采时 ，可采用注射马丽散对 工作 面前方顶板煤 （ 岩 ）体 层 除受 中部 陷落柱及局部断层影响煤层缺失或变薄外 ，其它沉积较 进行加固 。 稳定 ，全部可采 ，煤层厚度在１ ． ７ Ｏ ～３ ． ８ ０ ｍ 之间，平均厚２ ． ９ ０ ｍ 。 ３ 过陷落柱 的技术措施 ２ 可 行 性分 析 过陷落柱时 ，采取用采煤机直接截割落矸 ，用采煤机扫平顶底 根据相关资料分析， 大部分陷落柱具有导水性， 一 旦 采 掘 活 动揭 板装矸 。强行通过陷落柱 时，必须加强顶板控制，并加快推进速度 ， 露此类陷落柱， 就会发 生突水事件 。２ ５ ０ ７ 工作面揭露陷落柱后， 主要 以减少顶板来压对工作面的影 响，确保 回采安全。 ３ ． Ｉ 调 面 从防治水 角度及顶板控制方面分析强行推过陷落柱 的可行性 。 ２ ． １ 陷 落 柱 的 范 围 为保 证快速通过陷落柱 ，可采取调面的方式，过陷落柱 时加快 皮带顺槽揭露 的陷落柱西帮长７ ｍ ， 东帮长２ ２ ｍ ， 经轨道顺槽施工 皮顺端头推进速度 。 距 陷落柱ｌ Ｏ ｍ 起，可使轨顺端头推进速度相对皮 的Ｔ×ｌ 、ＴＸ ２ 孔，皮带顺槽施工 的Ｔ×３ 、Ｔ ×５ 、Ｔ ｘ ７ 孔探查分析 ， 顺端头快 ，使运输机下滑 ，同时调整转载机 ，保证两者搭接长度不 该陷落柱 东西宽约 １ ２ ｍ ，南北长约３ ０ ｍ ，面积２ ６ ３ ｍ ，见图１ 。 小于０ ． ６ ｍ 。推采至 陷落柱范围时 ，加快皮顺端头推进 速度 ，保证每 割３ 刀，推进３ 个溜头 ，１ 个溜尾 ，第１ 刀从１ ＃ 架￣ １ Ｊ ３ ８ ＃ 架，第２ 刀从 １ ＃ 硅 蜩 ｌ ＿ ｑ ｎ ＾ 架￣ Ｊ Ｉ ６ ３ ＃ 架，第３ 刀平推１ 刀，将工作面找直 。运输机有明显上窜现 象 ｆ 苎 － § 时，停止调面 ，并辅 以单向顶 溜、调架等措施控制运输机。 ３ ． ２ 采 高控 制 距陷落柱ｌ Ｏ ｍ 起， 逐 步调整工作面卜８ ＃ 支架段 的采高 ， 推 采至 陷 ｝ 落柱时， 采高控制在２ ． ８ ～３ ． ２ ｍ 。 陷落柱地段与工作面正常地段之间， 保持一段 采高逐渐变化 的长度， 以使 支架和运输机能够适应。 ３ ． ３ 移 架 ｊ Ａ 一 ８ （ １ ）采煤机后滚筒割过后，要及时带压擦顶移架 ，并伸 出伸缩 梁和护帮板，移 架后将支架升 紧，减少煤壁受力 ，预防片帮。顶板 较破碎的地方严禁支架大起大落， 必须由熟练支架工带压擦顶移架， 以防止顶 板掉渣造成 冒顶事故 。 图１ ２ ５ ０ ７工作面探查陷落柱钻孔平面布置 图 （ ２ ）当面前片帮严重 ，顶板难 以控制时 ，需移超前支架，超前 陷落柱为泥岩 ，包裹着不规则、大小不一的细 砂岩、杂色泥岩 控制煤帮和顶板 。移架时必须移 完一架再移另一架，严禁多头移架。 块 ，其中杂色泥岩为３ 煤层顶板至少４ ０ ｍ 以上的岩层。 移超前架必须做到及时，即煤 机割过 陷落柱段后 ，及时将运输机顶 ２ ． ２ 陷落柱 的含导水性 过去 （ 顶运输机 距煤机后滚筒不得小于ｉ ５ ｍ），接着移超前架 ２ ． ２ ． １煤顶底板砂岩 ３ ． ４ 防治 水 探查 陷落柱７ 个钻孔 当中，揭露陷落柱 的Ｔ ×３ 、Ｔ Ｘ６ 孔 ，孔 内无 （ １ ）在 陷落柱 南、北部各开挖一水窝，安装ｌ 台Ｂ Ｑ Ｓ ３ ０ ／ １ ５ ／ ４ 型 水，未揭 露柱 的钻孔 中，仅Ｔ Ｘ１ 孔在孔深４ ５ ｍ 处砂岩有少量涌水 （ 水 潜水泵将水直接排至排水管 ，并筑挡水墙一道。当工作面经过水管 量０ ． ３ ｍ ３ ／ ｈ， 水压 ０ ． ２ ５ Ｍ Ｐ ａ ） ，Ｔ×４ 孔 砂 岩 也 有 少量 涌 水 （ 水量 后 ，对挡 水 墙进 行 加 固 、密 实 ，防止 漏 水 ，并 用 管 路 引 至 南 面 水 窝 ， ０ ． Ｏ ｌ ｍ 。 ／ ｈ ）。钻孔砂岩及 陷落柱 内均无水，皮带顺槽揭露 的陷落柱 防止涌水进入陷落柱 内，软化底板。 也无水。探查及揭露情况 说明该陷落柱 不含 导水 ，其周 围围岩弱含 （ 下转第 ３ ９ ９页 ） 水 。２ ５ ０ ７ 工作面东侧２ ５ Ｏ ６ 工作 面已回采 完毕 ，西面２ ３ ０ ５ 工作面 回采 采取 用采煤机 直接截割 落矸 ，用采煤机扫平顶底板装矸 。强行通过 陷落柱 时，必须加 强顶板控制 ，并加快推进速度 ，以减 少顶板 来压 对 工作 面 的影 响 ，确 保 回采 安 全 。
断层和陷落柱对矿井采掘生产的影响
其征兆主要有 ： （ １ ） 岩层产状 出现变化。陷落柱 塌陷时其 周 围煤层 向陷落柱 中心倾斜 ， 倾 角约 ３ 。 ～ １ ０ 。 ， 影响 范围约 １ ５ ｍ一 ２ ５ ｍ。 （ ２ ） 裂隙增多。陷落柱形成 时周围围岩产生 大 量裂 隙 ， 裂 隙面 向 陷 落 柱 中心 倾 斜 。陷 落 柱 周 围岩层 岩性 越脆 弱裂 隙 发育程 度 越大 。 （ ３ ） 小断层增 多。陷落柱形 成时会形成一些 落 差在 ０ ． ５以 内的正 断 层 。 （ ４ ） 工 作面 出 水 量 增 大 。 陷 落 柱 穿 过 含 水 层 时会 将地 下水 导 入 柱 体 ， 采 掘 工 作 面 在 接 近 陷落 柱时地下涌水量突然增加 ， 出现突水征兆 。
２断层对 采掘 生产 的 影响
采 掘工 作面 在接 近 陷 落柱 时 煤 层 及 顶底 板 岩 层 常 出现 各 种 异 象 ， 预 示 着 前 方 将 出现 陷 落 柱 。
在矿井生产中 ， 一般会将落差大于 １ ０ ｍ 以 上 的大型断层上 下盘分成 ２个采 区来开采 ， 依次来 减少断层对采区采掘生产的影响。采 掘生产中主 要遇到的断层 一般为 落差在 ５ ｍ 以内的正断层 。 其对采掘生产主要有以下几点 ： （ １ ） 造 成煤 层不 连 续 ， 分 成 两 部分 。 掘进 工 作 面需 根据 断 层 倾 角 大 小 调 整 巷 道 腰 线 ， 使 巷 道 尽 快找到另一个断盘煤层顶板。采煤工作面需根据 回采 巷道 揭露 断层 情 况一 般 采 用 爆破 法 强行 过 断 层， 施工期间需提前 调整好支架倾 角和采煤 设备 保护 工作 。 （ ２ ） 造成煤 层顶板破 碎 ， 影 响 施 工 安 全 与 进 度 。掘进 工 作面 遇断 层 后 需 打眼 探 测 煤层 顶 板 状 况， 岩层 稳定 性 较好 时 ， 降 低巷 道 循 环 进尺 与锚 网 索间排距即可 ， 顶板破碎严重时需岩 层 受 外 力影 响 变 形 ， 当作用力超过岩 层强度 极限 时发生 位移 而形成 的。断层由于形成环境不 同， 规模大小不一 ， 形成 种 类较 多 ， 是矿 井 生产 中 最 常 见遇 见 的 地质 构 造 。 断 层规 模大 小 、 分部条件 、 位移量不 同， 对 矿 井 生 产 影 响也 各不 相 同。
煤矿过陷落柱措施
Q-E-S C-GK-ZS-18-2011 93313工作面过陷落柱安全技术措施施工单位：综采三队二0一一年八月二十四日93313工作面过陷落柱安全技术措施93313工作面回采至距停采线约50米处，揭露陷落柱，该陷落柱预计影响范围为长轴45m，短轴36m，可能会延伸至工作面停采线位置，为此制定本安全技术措施。
1 工作面概况工作面现已推进970m，工作面27~40#架揭露一陷落柱，落差2m左右，该段顶板破碎，工作面无涌水，上隅角瓦斯稳定。
2 技术要求2.1当回采至该段时，将采高控制在1.9~2.0m左右，确保机组正常通行。
2.2 构造段当岩体较硬时，严禁机组强行通过，采用放震动炮疏松岩体，然后机组扫矸通过。
2.3 构造段顶板塌矸、煤壁片帮严重时，采用机组单向割煤。
3 施工作业程序及主要工序检查：人员进入煤帮检查时，首先要停机闭锁查处隐患，进行敲帮问顶，专人观帮观顶，专人看管支架操作阀，必要时可打贴帮柱护煤壁，并检查瓦斯浓度，只有在确保安全的情况下方可作业。
打眼：构造段选好位置放震动炮，首先必须闭锁工作溜（不少于两处闭锁），并与控制台司机联系好，将控制台总开关打到零位，挂停电牌，并派专人看护。
如需打底眼段，用洋镐、锹等工具将煤帮浮煤清出，使用风钻湿式打眼。
打眼时，炮眼布置方式为三花眼（具体炮眼布置根据构造情况而定）。
作业时，一人持钻一人观帮观顶，一人扶好气腿，三人配合好。
眼深1.0～1.2m，眼距1.2m（眼深、眼距根据现场情况可调整）。
装药、联线、爆破：装药、联线、爆破前必须检查风流中瓦斯浓度，只有在瓦斯浓度小于 1.0%时，方可进行作业，使用瞬发雷管、乳化炸药，每眼装药量在200～600g （可根据爆破效果进行调整），装好药后联线（串联），爆破前，要对爆破地点设备挂皮保护，机组停在爆破地点20米以外，一次装药一次起爆，一次起爆破长度不超过10m。
详见炮眼布置及爆破说明书。
检查：等炮烟吹散后，爆破工、安检工、班组长必须首先巡视爆破地点。
煤矿开采沉陷对环境影响的评价
主
讲：何 万 龙
本讲内容
矿区开采沉陷评价的内容与要求 开采沉陷的基本概念与影响因素 开采沉陷引起的移动与变形预计 开采沉陷对环境影响的预测 避免或减轻开采沉陷影响的对策
1.矿区开采沉陷评价的内容与要求
提出评价实施方案和搜集评价基础资料 评价区的开采沉陷预计 评价去开采沉陷对环境影响的预测 避免或减少开采沉陷影响的对策 编制开采沉陷环境影响评价报告
1.2 评价区的开采沉陷预计
开采沉陷预计是开采沉陷环境影响预测的依据，主要包 括以下内容： 1.根据评价区的地质开采条件选定预计方法及预计参数 2.绘制可采煤层分层开采和综合开采后的地表预测移动 变形等值线图 3.评价地表移动变形的最大值及其分布规律 4.评价地表下沉速度、移动活跃期和总的移动延续期的 分析 5.评价可能出现的冒落带与裂隙高度
1.5 编制开采沉陷环境影响评价报告
评价方案所规定的各项任务完成之后，应根据各阶 段工作所获得的成果编写报告，主要内容如下： 1.矿区概况 2.地质采矿条件 2. 3.开采沉陷预计 4.开采沉陷对环境影响的预测 5.避免或减少沉陷影响的对策 6.评价结论
2.开采沉陷的基本概念与影响因素
开采沉陷的基本概念 开采沉陷的影响因素
1.1 提出评价实施方案和搜集评价基 础资料
1.根据国家及业务主管部门有关环保法规及评价委托单 位的委托任务书提出评价实施方案 2 .搜集评价区有关地形、地质、气象、水文资料、煤 . 层赋存条件、顶底板与覆岩性质、矿井储量、开采方式、 工作面设计参数、矿区的现状与发展规划以及开采沉陷 有关的技术资料、文献和图件 3.进行现场调查与踏勘
地表最大移动与变形预计 沉陷盆地最终移动与变形预计 地表沉陷过程与动态变形预计 山区开采沉陷预计 开采沉陷影响范围的预计 冒落带高度
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析为促进掘进工作面安全顺利的通过陷落柱，本文介绍了掘进工作面过陷落柱的主要施工技术，分析了其主要支护技术及回采技术，研究了其具体施工方法及主要安全措施，以期对掘进工作面安全顺利的通过陷落柱有所助益。
1掘进工作面过陷落柱施工技术1．1掘进工作面过陷落柱在开采的过程中，工作面时常会产生陷落柱。
陷落柱的形成主要是由于地下水连续溶蚀岩层，地表上方岩石出现坍塌所致。
它的产生极大地破坏了掘进工作面的煤层，阻断了煤层，增加了开采的难度，并且煤炭的回收率不断降低。
通常来讲，陷落柱的形状大多为不规则状，呈现为上小下大，其剖面呈现为卵形。
在开采的过程中，器械应当穿过陷落柱才可以到达另一端煤层进行开采。
1．2掘进工作面过陷落柱施工技术在开采过程中，掘进工作面过陷落柱是最普遍的生产问题。
大部分陷落柱中，其岩石硬度都过大，并且边角较为尖锐，运用机械来打通陷落柱具有较大的难度。
在实际生产的过程中，掘进工作面要迅速穿过陷落柱的关键在于陷落柱周围巷道支护技术所具有的可操性是否与实际生产相满足。
2掘进工作面过陷落柱施工中的支护技术及回采技术现状在掘进工作面迅速通过陷落柱的施工过程中所运用到的支护技术主要有两类，分别为工字钢棚与锚网，这两类技术相结合运用在过陷落柱的施工中有着广泛的应用。
2．1锚网支护技术在掘进工作面穿过陷落柱的施工中，通常使用锚网来对陷落柱周围的顶板进行支护。
在对支护进行搭建之前，应当交由专业团队在已完成支护的地点对巷道顶板加以确认，在确认无隐患之后，方可进行施工。
在锚网支护的实际施工中，其顺序为先上方后两边，即应当明确顶板锚网安装结束之后，才可以在对巷道两侧的锚网进行安装，这样才可以确保施工的安全性。
严格依照相应的标准要求来进行施工，对一些锚杆进行打孔时必须确保其深度达到要求，锚杆的固力、预紧力矩等均要达到标准及以上。
2．2工字钢棚支护技术在锚网支护搭建结束后，方可搭建工字钢棚支护。
综采工作面过陷落柱可行性开采技术分析
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工 作面 概 况 １ 、 同煤 集团公 司燕子 山矿 ｌ ４ — ３ 层３ ０ ３盘 区８ ３ ０ ３工作面 位于 ３ ０ ３ 盘 区北 翼 ， 工作 面对 应上覆 为 １ ２ — ２ ＃ 层８ ３ ０ ３ 、 ８ ３ ０ ５ 已采面及 小 窑采 空 区。工作 面煤层较稳定 ， 大部 分有 两层夹石 ， 夹石厚度 为０ ． ０ ５ ～ ０ ４ 米， 煤厚 为 ２ ． ４ ～ ３ ． ２ 米， 平均 ２ ． ９ 米 。工作 面地 质构造较简单 ， 共揭露 ８ 条 断 层， 其 中在头 巷 ３ ４ ０ 米 处揭 露 的落 差 为 ２ ． ９ 米， 正断 层对 回采影 响较 大。顶 底板 岩层岩性如综合柱状图所示 。
图 ２陷落柱示意图 １ 、 深孔 爆破的方 法 ： （ １ ） 采用隔架打眼的方法 ： 钻 机队二班负责打深眼 ， 要求在 陷落柱 范围内每架 打一个眼 ， 即钻 机队二班第一天打单数架号位置 的眼 ， 第二 天打双数架号位置 的眼， 这 样可以保证 日 推进 ３ 米。要求孔深 ６ 米， 孔径 ５ ３ ｍ ｍ， 距底 板 ０ ． ８ 米， 孔距 ３ 米， 眼必须平行于底板。
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工作面开采陷落柱对顶底板的影响分析
2 数值模拟
2． 1 模拟模型的建立 本文以岱庄煤矿 43下 25 工作面为原型建立，采用
FLAC3D 三维数值仿真模拟。 计算采用图 1 的三维模型，模型尺寸 200 × 106 ×
120（ x × y × z） m； 为节省计算空间和加快计算速度，在 不影响计算精度的情形下单元采用不均匀离散方法划
* 收稿日期： 2012 － 03 － 05 作者简介： 李梅，女，山东蓬莱人，讲师，硕士，安全培训工作。
分，模型共计 100，775 个单元，109，415 个节点。
图 1 数值模型坐标及单元离散划分 2． 2 岩体力学参数的选取
模型中围岩与煤层的力学参数选择为本区的综合 平均值。计算采用 Mohr － Coulomb 屈服准则。 2． 3 陷落柱的条件处理
106 界面。
2012 年第 2 期
通过上面分析知，采高变化不大时，其顶底板破坏 的状态和深度 没 有 明 显 区 别，仅 在 靠 近 陷 落 柱 时 顶 板 拉伸与剪切同时出现，其他都是由剪切导致岩石破坏， 且破坏深度大体相同。
2． 4． 2 底板破坏规律 比较两种不同 采 高 所 形 成 的 采 场 破 坏 范 围，可 以
得出底板破坏范围大小基本相同，如图 4、5 所示。
综采面过溃泻性陷落柱顶底板加固合理厚度的确定
＝ 墓 耋一 一 ＿ － ～ 蚕
１ 支 架上 方形 成 加 固层 厚 度 的 力 学 分 析
陷 落柱 内开采 工作 面注 浆加 固形 成具有 一 定强 度 的顶 底板 ， 图 １所 示 。 由于 加 固层 的 加 固效 果 如 及 加 固质量难一 以准确 握 ， 在 加 固层 下 进行 开 采 把 故 一 活 动时 ， 采煤 机后 方 一定 距 离 内的 支 架 又 未 能及 时
・
２ ・ ０
２ １ 年第 １ ０１ ０期
王 凯等 ： 采面过 溃泻 性 陷落柱 顶底 板加 固合理厚 度 的确 定 综
总第 １０期 ９
作 面 开采 高度 ； 。为加 固层 的 单 轴 抗 压 强 度 ； 为 加 固层 内摩擦 角 。
角坐标系 （ ２ ） 图 ｂ 。文 献 ［ ］ 锚 固体 做 过相 似 的 ４对 力 学研究 ， 未对 梁 内 的最大 剪应力 分 析 ， 但 由于材料
加 固层 ， 发生 片 帮 ， 空 顶 距 增 加 ， 易 使 由此 可 将 支架 顶梁前 端 至工作 面 壁 之 间 的空 间 视 为巷 道 ， 据普 根
收 稿 日期 ： ０ １— ６— ７ ２ １ ０ ２
作者 简 介 ：王
凯 （９ ７ ） 男 ， １７ － ， 山西 阳 高 人 ， 士 ，０ ７年 毕 业 于 硕 ２０
过 的位 置对 陷落柱 予 以注 浆 预 加 固 ， 其 形 成 强 度 使
和刚度 足够 大 的直 接顶 板 、 直接底 板 以及工 作 面壁 ， 人 为 地创 造 出支架一 围岩 相互 作 用 体 系 ， 开采 工 作
方 可安 全顺 利通 过 。
岩均 为加 固体 ， 强度 较低 ， 其 开采 工作 面 壁部 分也 是
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工作面开采陷落柱对顶底板的影响分析
李梅1，于飞2，韩涛3
（1．山东煤矿安全技术培训中心，山东枣庄277101，2．济南设计研究院有限公司，山东济南250031；3．枣庄市煤炭培训中心，山东枣庄277101）
摘要针对岱庄煤矿4325工作面实际地质水文条件，通过物探勘测等分析手段，对已确定为弱充水型的工作面陷落柱进行采动过程的动态模拟。
通过数值模拟方法，为能够在安全开采前提下尽量回收煤炭资源，最优化工作面方案提供参考依据。
经数值模拟分析后，获得3煤层开采陷落柱对覆岩及底板的影响情况；根据探查资料分析情况，可采取一定安全技术措施避免陷落柱的较大影响。
关键词陷落柱数值模拟导水裂隙带覆岩破坏Flac3D
中图分类号TD166文献标识码A
岱庄煤矿430采区的43
下
25工作面皮带顺槽415m处揭露地质异常区，为了查明该地质异常区的性质及发育范围，在井下施工了四个地质钻孔，结合异常区内岩石岩性分析资料，确定该异常区为一岩溶陷落柱。
该陷落柱虽然发育不大，但在工作面回采过程中应该引起足够的重视，如果其含水量大或与强含水层沟通，将会引发突水乃至威胁矿井安全生产。
1陷落柱类型及水文地质情况
43
下
25工作面埋深范围－262．9 －327．3m，煤层平均厚度3．5m，工作面宽110m，根据探陷落柱1 4#钻孔资料探测结果，该陷落柱平面形状为椭圆形，长轴方向近东西向，半径20m左右，短轴方向近南北向，半径13m左右。
陷落柱发育高度距3下煤层顶板最大40m，未发育到第四系底界面；深度达到－340 －360m标高，呈椭圆形柱体。
陷落柱含（导）水性为弱充水型。
陷落柱顶部的含水岩层富水性相对较强，而其两侧的含水岩层的富水性相对较弱，在巷道揭露陷落柱前出现顶板淋水现象，说明陷落柱顶部砂岩含水层具有一定的含水，但随揭露陷落柱时间的增加，淋水逐渐减少，说明其含（导）水性弱，且水量以静储量为主，补给有限。
陷落柱与第四系下组含水层水力联系弱，补给水源为3煤层顶板砂岩水。
2数值模拟
2．1模拟模型的建立
本文以岱庄煤矿43
下
25工作面为原型建立，采用FLAC3D三维数值仿真模拟。
计算采用图1的三维模型，模型尺寸200ˑ106ˑ120（xˑyˑz）m；为节省计算空间和加快计算速度，在不影响计算精度的情形下单元采用不均匀离散方法划*收稿日期：2012－03－05
作者简介：李梅，女，山东蓬莱人，讲师，硕士，安全培训工作。
分，模型共计100，775个单元，109，415个节点。
图1数值模型坐标及单元离散划分
2．2岩体力学参数的选取
模型中围岩与煤层的力学参数选择为本区的综合平均值。
计算采用Mohr－Coulomb屈服准则。
2．3陷落柱的条件处理
从陷落柱柱体充填压实特征、围岩裂隙带发育程度及导水特征看，无论那种类型陷落柱，在采动动力扰动、环境影响等综合因素影响下，都有可能被活化进而诱发突水，［3］本文取垂向渗透为水平方向的0．6倍；陷落柱周边裂隙强度按经验折算为完整状态的0．6倍。
陷落柱类型为柱体和围岩裂隙带共同弱导水陷落柱，边界条件处理如下：
（1）顶部为上覆岩层自重，地面标高+40m，不考虑构造应力，按σ=γH，其中γ取平均容重23kN/m3，由此可得σ=8MPa。
（2）后、右边界水平应力，侧压系数为1．2。
（3）前、左边界水平约束，下部边界全约束。
（4）陷落柱边界取水压力边界3．1MPa。
（5）底板节点竖向位移固定，水平方向自由。
2．4模拟结果及分析
由于工作面煤层厚度有一定的变化起伏，加之工作面选取支架伸缩高度为2．4 3．5m，因此本文选取两种厚度进行模拟仿真，厚度分别为2．4m、3．5m，通过比较得出相应的围岩变形规律。
2．4．1顶板破坏范围数值仿真
由图2、3知，由于陷落柱的存在，围岩变形破坏形成不规则对称态势，即陷落柱周围裂缝带高于正常回采侧；3．5m导水裂缝带高度范围为48 54m，2．4m导水裂缝带高度范围为44 48m，皆未延伸至第四系底
界面。
2．4．2
底板破坏规律
比较两种不同采高所形成的采场破坏范围，可以得出底板破坏范围大小基本相同，如图4、
5所示。
（1）底板应力分布规律
工作面下方不同深度的煤层底板都产生了应力集中，应力集中程度随距离煤层距离的加大而减小（见图4、5），应力集中系数从5m 处的2．5变到30m 处的1．2。
但应力变化并不均匀，在浅部应力变化剧烈，深部逐渐趋于平缓，直到原岩应力。
煤层底板上的垂向集中应力最大值在工作面前方约5m 处。
（2）底板破坏范围
随着工作面回采，底板逐渐发生破坏，顶底板靠近工作面中心处为剪切、拉伸破坏，四周为剪切破坏，继续推进，
走向方向破坏范围继续发展，垂直方向没有明显的增加，但剪切、拉伸破坏。
由图6、7上可以看出，垂直方向底板破坏区局部扩展至底板20m 处，陷落柱附近为25m 。
通过上面分析知，采高变化不大时，其顶底板破坏的状态和深度没有明显区别，仅在靠近陷落柱时顶板拉伸与剪切同时出现，其他都是由剪切导致岩石破坏，且破坏深度大体相同。
3
主要结论
（1）煤层在采动过程中陷落柱对顶底板的影响，本质上是因煤层采动产生的应力场使陷落柱柱体及周围岩石产生应力变化，
随着工作面的不断推进，工作面后方的采空区区域越来越扩展，煤层底板、陷落柱及围岩的破坏范围越大。
因此，
科学合理的减小煤层采动空间（如充填开采方式），可以减小由于陷落柱导致的顶底板的破坏。
（2）随工作面不断推进，工作面边缘距离陷落柱越来越近，岩层出现破坏的危险性就越大。
当工作面附近的应力膨胀区、压缩区与陷落柱边壁分界线接近在在一条线上，此时最易发生剪切破坏，最易出现突水现象。
（3）对弱充水型陷落柱的防治措施若采取留设防突水煤柱时，
由本次数值模拟计算结果分析得知，防突水煤柱留设的尺寸不应低于25m 。
（4）陷落柱不仅使导水裂缝带的形态发生变化，
也使其发育高度相应增加，最大发育到54．0m ，但未发育到第四系底界面。
开采过程中，
底板破坏是自上而下破坏，最大破坏距离25m 左右，距离煤层上部第四系含水层有一定距离，距离煤层底板以下三灰等含水层距离更大。
所以，只要采取有效的措施，如加固陷落柱、限厚开采，是可以安全推过陷落柱的。
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