综采工作面过陷落柱开采技术

综采工作面过陷落柱开采技术

摘要：根据工作面实际情况，采取合理的创新技术，解决了工作面过陷落柱时

的开采技术难题，取得了良好的经济效益。

关键词：陷落柱深孔爆破风钻补眼打孔放水采煤工艺

1 工作面概况

1.1 14-3#层303盘区8303工作面位于303盘区北翼，工作面对应上覆为12-

2#层8303、8305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0.05～0.4米，煤厚为2.4～3.2米，平均2.9米。工作面地质构造校简单，共揭露8条断层，其中在头巷340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。

1.2 工作面水文地质条件较简单，煤岩层含水微弱，含水系数为0.1。工作面

对应上覆12-2#层8303、8305工作面及小窑采空区积水已经过钻孔放水，11#层

小窑采空区积水不明。在回采初期已对工作面上覆局部低洼处积水作好应对措施。

1.3 由于上覆为采空区，回采过程中为防止上覆有害气体下泄的威胁，已进行

了升压通风管理。

2 陷落柱赋存状况

本工作面回采至采位头巷258米、尾巷252米时，在33#架～47#架突然揭露

大面积全断面岩石，通过对揭露的性状分析及钻孔探测，确定为陷落柱，初步推

测陷落柱的范围呈椭圆状，长轴大于46米，短轴大于30米，位置为横向靠近工

作面头部，纵向已接近头巷340米处揭露的落差为2.9米断层，重新开掘切巷如

避开断层和陷落柱的影响资源损失较大，且需全队停产。为提高资源回收率，缓

解生产衔接，必须强行通过。经过实际揭露，陷落柱的长轴为75米，短轴为55米，陷落柱的不规则下沉，造成柱体内岩块松散，岩性不一致，硬度有较大差别，部分夹杂煤屑块，同时陷落柱下沉过程中由于重力滑动和摩擦造成附近的围岩断

裂和变形，产生派生构造，在陷落柱边缘形成多道断层，从而产生地堑地垒，使

工作面起伏不平。陷落柱在下沉过程中形成漏斗状凹陷区域，使上覆顶板岩层的

连续性遭到破坏，陷落柱范围内顶板涌水量急增，造成生产环境恶化。

3 开采技术方法

采用深孔爆破技术，调节工作面采高，调整割煤工艺，局部采用风钻打眼放

炮来达到松动岩石，打放水孔治理涌水，并对设备进行妥善保护。

3.1 深孔爆破的方法

3.1.1 采用隔架打眼的方法：专业队组检修班负责打深眼，要求在陷落柱范围

内每架打一个眼，即第一天检修班打单数架号位置的眼，第二天检修班打双数架

号位置的眼，这样可以保证日推进3米。要求孔深6米，孔径53mm，距底板0.8米，孔距3米，眼必须平行于底板。

3.1.2 装药方法：采用导爆索引爆，分散装药结构，使用4#矿用岩石硝铵炸药，每孔装药量为4公斤。先将导爆索插入药卷中，用胶带裹牢，插入孔底，接着再

装一卷药，随后装两卷炮土，每卷炮土长50公分，然后再两卷药，最后用炮土

封好。在实际操作过程中，为提高爆破效果，根据岩石的硬度和破碎程度的不同，优化了爆破参数，进一步提高了岩石的松动效果，采用了4.5米和6米的孔深，

装药结构也有所变化，孔深为4.5米时装4卷药，孔深为6米时装6卷药

3.1.3 爆破方法：导爆索使用雷管引爆，采用逐个爆破的方法爆破。

3.2 结合风钻局部补眼爆破。在岩石震动效果不佳的地方，如工作面上部通常

在深孔爆破后仍有较大岩块，影响机组截割，采用风钻打眼放小炮破碎，眼深为1.5米，每眼装药400克。

3.3 调整了割煤工艺。由于工作面头尾落差达12米，头低尾高，所以采用超

前拉架割单刀的方式，即机组上行截割煤岩，下行装煤。每个循环必须保证工程

质量。

3.4 采用打放水孔的方法，及时排放工作面涌水。在头巷陷落柱范围内，每隔

十米打一个放水孔和2301巷贯通进行排水。在二部皮带头低洼处打两个放水孔

与2301巷贯通进行排水。采取以上措施后对陷落柱的顶板涌水的治理能够满足

生产要求。

3.5 加强对设备的保护。在陷落柱范围内将支架的四个立柱用皮带包裹防止损坏，同时在支架的前探梁下再吊一道覆盖工作面全高的皮带，防止爆破飞石和提

高装岩效果。

3.6 调整工作面采高。工作面采高调整到2.3米到2.5米，以满足机组的最小

通过高度和留有一定的安全间隙为限。

4 施工安全技术要求

①爆破前将支架、管线等严格保护，避免损伤；爆破后必须将电缆槽和支架

内的石块杂物清理干静。②在陷落柱范围内每个循环必须超前拉架，保证达到最小控顶要求。③每天由专业队组检修班负责打深眼爆破，生产班按正常循环进刀及小孔破碎大块岩石，工作面必须割平，支架放平，不容许急提急刹。在陷落柱

范围内严格控制机组速度，不得超过2米/分钟。不得利用机组强行截割围岩。

④加大机电检修力度，保证设备正常运转，特别是保证支架初撑力和工作阻力，不得出现跑、冒、漏、串、滴等现象，支架工必须将支架升紧升牢，保证达到支

护效果。⑤在过陷落柱期间，工作面附近必须存放50根钢梁、100根单体柱及

二十套钢针，以备不时之需。

5 社会经济效益

经过50余天的艰苦奋战，工作面比较顺利通过了陷落柱，并在短时间内通过了陷落柱伴生的断层影响区段，取得了很好的效果。①节省了重开切眼巷道及二次搬家准备的工程量，相对节约了大量的财物和人工的投入。②如果进行小搬家必须避开340米处落差2.9米断层的影响，采用连续回采出来后多生产原煤 1.7

万吨，提高了资源回收率。③为将来过类似地质构造影响提供了一次有益的参照，积累了一定的经验和办法。通过对比，产生的直接经济效益约100万元。