李 晉，張 博，趙垚庭

（山西長平煤業(yè)有限責任公司，山西 晉城 048006）

0 引 言

隨著長平礦的延伸，且地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)成為綜采工作面必須面臨的問題，SX108 陷落柱是該礦有史以來遭遇的最大的陷落柱，為安全生產(chǎn)帶來了一定的影響。該礦通過鋪設(shè)風管、機具管理、設(shè)備保護、松動爆破、加強檢修等一系列創(chuàng)新舉措，為綜采工作面陷落柱的快速推進提供了技術(shù)參考。

1 工作面及地質(zhì)構(gòu)造概況

5308 綜采工作面位于五盤區(qū)北翼，所采煤層為3 號煤，平均煤厚5.69 m，設(shè)計采高3.2 m、采放比1∶0.8。工作面走向長度979.32 m，傾斜長度294.2 m，共170 個支架。采用三巷布置，53083 巷為設(shè)備列車巷主進風，配風量2 800 m3，斷面5.6 m×4.2 m；53081 為主運巷輔助進風，配風量360 m3，斷面5.6 m×4.2 m；53082 巷為回風巷。工作面機頭超前支護方式為單體柱配合錨索補強支護，機尾采用自移式液壓支架進行支護。

根據(jù)地質(zhì)資料預計，地質(zhì)構(gòu)造一：回采至485 m處將揭露抽放鉆孔見矸異常區(qū)（可能發(fā)育斷層、陷落柱），推進方向影響33 m，工作面最大25 m（14 架）；地質(zhì)構(gòu)造二：5308 工作面中部（55 號架左右）推進至513 m 左右將揭露SX108 陷落柱（長軸160 m，短軸112 m），推進方向影響112 m，工作面內(nèi)最大影響130 m（約 74 個架）。

實際揭露情況：根據(jù)巖石性質(zhì)，異常區(qū)陷落柱和SX108 陷落柱為同一個構(gòu)造，實際工作面回采至485 m 處揭露，推進方向影響200 m，工作面內(nèi)最大影響 165 m（約 94 個架），見圖1。

圖1 構(gòu)造推測和實際揭露示意圖

揭露誤差的影響：實際比預計多推進60 m，導致該礦月產(chǎn)量任務無法完成，預計2.5 個月通過構(gòu)造，實際通過3 個月，打亂了礦井的采掘銜接；但是該礦通過優(yōu)化生產(chǎn)組織等方式3 個月過陷落柱200 m，為綜采工作面過陷落柱提供了技術(shù)參考。

2 過陷落柱所遇困難

1）工作面布置 1 趟φ32 mm 與 1 趟至 50 號架的φ100 mm 風管，無法滿足大量布置風鉆的要求。

2）首次使用液壓鉆機進行施工，人員對鉆機的了解，把控不到位。

3）綜采工作面爆破、設(shè)備保護時由于范圍廣、設(shè)備多等原因，無法做到全方位保護；通常采用懸掛皮帶的方式進行保護，割煤時需將皮帶取下，放炮時再次掛起皮帶，費時費力；且由于皮帶剛性差，起到的作用不大。

4）主要采用松動爆破輔助，需根據(jù)現(xiàn)場情況不斷修正炮眼布置、藥量配置及爆破作業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。

5）檢修環(huán)節(jié)是薄弱環(huán)節(jié)，需加強機組、三機設(shè)備檢修。

6）割矸生產(chǎn)過程中，煤矸交接處的頂板管控以及其他影響因素。

3 過陷落柱快速推進技術(shù)

3.1 風管鋪設(shè)

將53081 巷和53083 巷2 趟風管接入工作面，并實現(xiàn)每20 m（12 架）布置1 個三通接頭；另外需從53082 巷9 號橫川，將53082 巷壓風接入工作面機頭，再結(jié)合工作面已有的1 趟風管，形成3 趟φ100 mm 壓風管，滿足12 臺鉆機淺孔施工，見圖2。

圖2 風管分布示意圖

3.2 機具管理

1）液鉆鉆孔施工：鉆孔深度必須是4 m，由于采高調(diào)整為2.8 m，采用液壓鉆機只施工頂眼（護幫板中間位置，角度約為10°~15°）和底眼（溜子煤幫側(cè)高度300 ～500 mm，角度約為-11°~-13°）。

2）鉆機穩(wěn)固：鉆機施工頂、底眼由于鉆機晃動，極易出現(xiàn)損壞鉆桿的情況，導致無法施工鉆孔；因此，通過不斷試驗，使用花蘭螺絲+小鏈進行固定鉆機，既保證了鉆機的穩(wěn)定性，又保證了操作的簡單快捷性。

3）鉆機保護：由于液壓鉆機的重量，移動鉆機比較困難，因此爆破期間將液壓鉆機吊掛在電纜槽上，方便使用。電纜槽吊掛必須用鐵鏈+8 號鐵絲（鐵絲外露不能超過3 mm）且吊掛電纜槽上必須用板梁或皮帶遮擋可靠，避免構(gòu)造段爆破過程中崩壞液鉆或者架間掉落矸石對鉆機造成損傷。

4）液鉆保養(yǎng)：每班使用后必須注入液壓油，停鉆后將出油口等接口處進行封堵，避免進入灰塵；接鉆桿時，必須使用黃油方面拆卸鉆桿；經(jīng)常緊固螺絲。

3.3 創(chuàng)新設(shè)備保護

傳統(tǒng)的設(shè)備保護方式既不能有效保護立柱以里的設(shè)備，同樣也具有很大的工作量，占用大量的人力和作業(yè)時間，故對設(shè)備保護方式進行了革新：

1）安裝柱褲保護立柱，避免爆破及割矸過程中破壞立柱鍍層。

2）立柱前捆綁板梁。通過捆綁板梁提高保護的剛度和緩沖強度，確保爆破過程中保護不失效。

3）板梁外掛皮帶保護。板梁外吊掛皮帶增大保護范圍，并提高保護的柔性；同時，使用可活動式小鏈掛鉤將皮帶吊掛在立柱前，便于吊掛和拆除。

4）翻轉(zhuǎn)式皮帶保護照明燈。照明燈前懸掛可翻轉(zhuǎn)的皮帶，通過皮帶的翻轉(zhuǎn)快速實現(xiàn)照明燈的保護。

3.4 松動爆破

3.4.1 炮眼布置與藥量配置

為保證爆破效果，分別使用ZDY650 型煤礦用全液壓坑道鉆機和YT28 風動鑿巖機施工深眼和淺眼。經(jīng)過不斷改進，根據(jù)巖性不同采用3 種爆破方案，具體如下：

1）細粒砂巖。由于細粒砂巖的硬度超出液壓鉆機的承受范圍，只能采用YT28 風動鑿巖機進行施工。炮眼深2.4 m，采用每架4 個眼的密集布置方式，裝藥量為底眼1.5 kg、上中眼0.9 kg，具體見圖3。

圖3 細粒砂巖炮眼布置

2）砂質(zhì)泥巖。使用YT28 風動鑿巖機進行施工，炮眼深度2～3.5 m，采用每架3 個眼的三花布置方式，裝藥量為底眼1.8 kg、上眼1.2 kg，具體見圖4。

圖4 砂質(zhì)泥巖炮眼布置

3）泥巖。使用液壓鉆機和風動鑿巖機相結(jié)合的方式施工炮眼，炮眼深度分別為4、2.4 m，采用三花布置方式，裝藥量分別為深眼3 kg、淺眼1.2 kg，具體如圖5 所示。

圖5 泥巖炮眼布置

3.4.2 優(yōu)化爆破作業(yè)管理

1）避免放炮后壓住溜子的方法：早班打眼時將溜子拉回，放完炮后，將溜子開空后，再將溜子頂出。

2）避免放炮損壞支架護幫和插板的方法：放炮時將插板收回，同時將護幫板收至45°，減小爆破的沖擊力。

3）準備工作到位：由于炮眼數(shù)量眾多，安排生產(chǎn)班頂崗人員提前為檢修班準備足夠的炮土。

4）爆破、檢修雙跟班：安排雙跟班，1 人負責打眼爆破，1 人負責檢修，爆破、檢修兩不誤。

3.5 加強檢修

1）三機檢修：長時間運輸矸石，導致矸粉堵塞刮板螺絲，導致無法快速緊刮板螺絲；需要用改錐將矸粉處理才能使用套頭緊螺絲；為此，特自制矸粉清除器快速清理矸粉、緊刮板螺絲，加快三機檢修效率。

2）機組檢修：割矸時，由于機身振動導致內(nèi)部晃動出現(xiàn)螺絲松動，電氣、模塊插頭等松動，因此機身上機械與電氣檢修至關(guān)重要，需經(jīng)常緊固螺絲與電氣插頭。

3.6 割矸生產(chǎn)

3.6.1 煤矸交界處的頂板管控

1）煤矸交接處一般伴隨著頂板破碎等情況，為了保證進出構(gòu)造頂板的穩(wěn)定，在此特殊時期，通過多走構(gòu)造處來縮短空頂距，保證快速通過。

2）閉鎖溜子、打柱拉架：進出陷落柱時，若頂板破碎處時常流矸，應先閉鎖溜子，通過帶壓拉架、打柱拉架進行頂板控制。

3.6.2 其他影響的解決方案

1）防止火花：機組割矸，會出現(xiàn)火花，每5 架接φ10 mm 水管灑水。

2）勤換截齒：因該構(gòu)造矸石硬度高，機組截割困難，過構(gòu)造期間必須以爆破松動為主，機組截割為輔，寧愿多換截齒，不能毀壞滾筒，提前將破矸工具準備到機頭和除鐵器，所有人都要牢固樹立“不出煤不能壞設(shè)備”的意識。

3）溜子負荷大：矸石破碎時，由于矸石卡絆刮板，會出現(xiàn)溜子負荷大的情況；需打開后溜護罩，清理護罩內(nèi)矸塊；底槽澆水減小溜子負荷；打柱倒溜，給予起步空間。

4）皮帶跑偏：矸石破碎且較軟時，由于軟矸會有部分矸粉粘在皮帶或滾筒上，導致皮帶跑偏的情況；需在皮帶儲帶滾筒處灑水，將矸粉沖掉或帶走。

5）轉(zhuǎn)載機斷刮板：后溜司機主要觀察轉(zhuǎn)載機運行狀態(tài)，有斷刮板時，及時進行更換。

6）機頭機尾高差：由于機頭機尾高差最大29 m（機尾高機頭低），①保證工作面底板平整，不能出現(xiàn)過多驢脊梁，否則將對溜子和機組運行有著較大的影響；②保證機頭進度必須快于機尾，否則溜子極易竄前；③必須保證陷落柱的進度，否則溜子極易竄向工作面，使機尾維護難度加大，管理不利甚至會出現(xiàn)機尾割不透的情況。

7）合理生產(chǎn)組織：由于陷落柱夾雜的矸塊無規(guī)律性，導致早班打眼放炮未全部覆蓋，在生產(chǎn)組織過程中，要靈活運用，遇到機組特別難以割動的矸石時，可將溜子拉回，機組割底刀通過，待早班進行放炮處理后，再行通過。

4 經(jīng)濟效益分析

長平礦5308 綜采工作面過陷落柱采用此快速推進技術(shù)，3 個月完成200 m 的推進度，平均每日3刀煤的推進度，保證良好的生產(chǎn)水平與生產(chǎn)狀態(tài)，未發(fā)生任何人員傷亡事故，具有較明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。

1）在過陷落柱期間，對巖性的變化及煤層變化，有了充分的認識，為長平礦過大范圍陷落柱提供了寶貴經(jīng)驗。

2）在過陷落柱期間，爆破時創(chuàng)新了設(shè)備保護方案，為綜采工作面設(shè)備保護做出了模范。

3）加強地質(zhì)構(gòu)造的預測預報，為生產(chǎn)提供科學依據(jù)。