摘要:文章分析了同煤集團(tuán)燕子山礦14-3#層303盤區(qū)8303工作面回采過程中遇到的陷落柱地質(zhì)狀況,同時陷落柱下沉過程中由于重力滑動和摩擦造成附近的圍巖斷裂和變形,產(chǎn)生派生構(gòu)造,在陷落柱邊緣形成多道斷層,從而產(chǎn)生地塹地壘。針對陷落柱結(jié)構(gòu)的特點,文章得出的結(jié)論是:工作面不能采取普通的巖石松動爆破通過該陷落柱,必須改變傳統(tǒng)的爆破方式,采用深眼爆破和風(fēng)鉆局部補眼技術(shù),并改進(jìn)裝藥的方法,進(jìn)而取得了很好的效果,達(dá)到了安全生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞:綜采工作面;陷落柱;深眼爆破;涌水處理;調(diào)整割煤工藝

中圖分類號:TD265文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0147-02

一、工作面概況

1.14-3#層303盤區(qū)8303工作面位于303盤區(qū)北翼,工作面對應(yīng)上覆為12-2#層8303、8305已采面及小窯采空區(qū)。工作面煤層較穩(wěn)定,大部分有兩層夾石,夾石厚度為0.05～0.4米,煤厚為2.4～3.2米,平均2.9米。工作面地質(zhì)構(gòu)造校簡單,共揭露8條斷層,其中在頭巷340米處揭露的落差為2.9米,正斷層對回采影響較大。

2.工作面水文地質(zhì)條件較簡單,煤巖層含水微弱,含水系數(shù)為0.1。工作面對應(yīng)上覆12-2#層8303、8305工作面及小窯采空區(qū)積水已經(jīng)過鉆孔放水,11#層小窯采空區(qū)積水不明。在回采初期已對工作面上覆局部低洼處積水作好應(yīng)對措施。

3.由于上覆為采空區(qū),回采過程中為防止上覆有害氣體下泄的威脅,已進(jìn)行了升壓通風(fēng)管理。

二、陷落柱賦存狀況

本工作面于2008年7月28日早班回采至采位為頭巷258米、尾巷252米時,在工作面33#架至47#架突然揭露大面積全斷面巖石,通過對揭露的性狀分析及鉆孔探測,確定為陷落柱,初步推測陷落柱的范圍呈橢圓狀,長軸大于46米,短軸大于30米,位置為橫向靠近工作面頭部,縱向已接近頭巷340米處。揭露的落差為2.9米斷層,重新開掘切巷如避開斷層和陷落柱的影響資源損失較大,且需要全隊停產(chǎn)等待。為此礦黨政果斷決定采取有力措施推過影響區(qū)域,以提高資源回收率,緩解生產(chǎn)銜接。經(jīng)過全礦上下52天的拼博奮戰(zhàn),于2008年9月17日終于采過陷落柱,完成了預(yù)定目的。

經(jīng)過實際揭露,陷落柱的長軸為75米,短軸為55米,陷落柱的不規(guī)則下沉,造成柱體內(nèi)巖塊松散,巖性不一致,硬度有較大差別,部分夾雜煤屑塊,同時陷落柱下沉過程中由于重力滑動和摩擦造成附近的圍巖斷裂和變形,產(chǎn)生派生構(gòu)造,在陷落柱邊緣形成多道斷層,從而產(chǎn)生地塹地壘,使工作面起伏不平。

陷落柱在下沉過程中形成漏斗狀凹陷區(qū)域,使上覆頂板巖層的連續(xù)性遭到破壞,陷落柱范圍內(nèi)頂板涌水量急增,造成生產(chǎn)環(huán)境惡化。

三、施工組織方法

采用深孔爆破技術(shù),調(diào)節(jié)工作面采高,調(diào)整割煤工藝,局部采用風(fēng)鉆打眼放炮來達(dá)到松動巖石,打放水孔治理涌水,并對設(shè)備進(jìn)行妥善保護(hù)。成立以礦領(lǐng)導(dǎo)為首的過陷落柱領(lǐng)導(dǎo)組,統(tǒng)一指揮,協(xié)調(diào)合作。

1.深孔爆破法。

(1)采用隔架打眼的方法:鉆機隊二班負(fù)責(zé)打深眼,要求在陷落柱范圍內(nèi)每架打一個眼,即鉆機隊二班第一天打單數(shù)架號位置的眼,第二天打雙數(shù)架號位置的眼,這樣可以保證日推進(jìn)3米。要求孔深6米,孔徑53毫米,距底板0.8米,孔距3米,炮眼必須平行于底板。

(2)裝藥方法:采用導(dǎo)爆索引爆,分散裝藥結(jié)構(gòu),使用4#礦用巖石硝銨炸藥,每孔裝藥量為4公斤,見如圖4所示。先將導(dǎo)爆索插入藥卷中,用膠帶裹牢,插入孔底,接著再裝一卷藥,隨后裝兩卷炮土,每卷炮土長5米,然后再兩卷藥,最后用炮土封好。在實際操作過程中,為提高爆破效果,根據(jù)巖石的硬度和破碎程度的不同,優(yōu)化了爆破參數(shù),進(jìn)一步提高了巖石的松動效果,采用了4.5米和6米的孔深,裝藥結(jié)構(gòu)也有所變化,孔深為4.5米時裝4卷藥,孔深為6米時裝6卷藥,裝藥結(jié)構(gòu)如圖4所示:

(3)爆破方法:導(dǎo)爆索使用雷管引爆,采用逐個爆破的方法爆破。

2.結(jié)合風(fēng)鉆局部補眼爆破。在巖石震動效果不佳的地方,如工作面上部通常在深孔爆破后仍有較大巖塊,影響機組截割,采用風(fēng)鉆打眼放小炮破碎,眼深為1.5米,每眼裝藥400克。

3.調(diào)整了割煤工藝。由于工作面頭尾落差達(dá)12米,頭低尾高,所以采用超前拉架割單刀的方式,即機組上行截割煤巖,下行裝煤。每個循環(huán)必須保證工程質(zhì)量。

4.采用打放水孔的方法,及時排放工作面涌水。在頭巷陷落柱范圍內(nèi),每隔10米打一個放水孔和2301巷貫通進(jìn)行排水。在二部皮帶頭低洼處打兩個放水孔與2301巷貫通進(jìn)行排水。采取以上措施后對陷落柱的頂板涌水的治理能夠滿足生產(chǎn)要求。

5.加強對設(shè)備的保護(hù)。在陷落柱范圍內(nèi)將支架的四個立柱用皮帶包裹防止損壞,同時在支架的前探梁下再吊一道覆蓋工作面全高的皮帶,防止爆破飛石和提高裝巖效果。

6.調(diào)整工作面采高。工作面采高調(diào)整到2.3～2.5米,以滿足機組的最小通過高度和留有一定的安全間隙為限。

四、施工安全技術(shù)要求

1.爆破前將支架、管線等嚴(yán)格保護(hù),避免損傷;爆破后必須將電纜槽和支架內(nèi)的石塊雜物清理干靜。

2.在陷落柱范圍內(nèi)每個循環(huán)必須超前拉架,保證達(dá)到最小控頂要求。

3.每天由鉆機隊二班負(fù)責(zé)打深眼爆破,早夜班按正常循環(huán)進(jìn)刀及小孔破碎大塊巖石,工作面必須割平,支架放平,不容許急提急剎。在陷落柱范圍內(nèi)嚴(yán)格控制機組速度,不得超過2米/分鐘。不得利用機組強行截割圍巖。

4.加大機電檢修力度,保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn),特別是保證支架初撐力和工作阻力,不得出現(xiàn)跑、冒、漏、串、滴等現(xiàn)象,支架工必須將支架升緊升牢,保證達(dá)到支護(hù)效果。

5.在過陷落柱期間,工作面附近必須存放50根鋼梁、100根單體柱及20套鋼針,以備不時之需。

五、社會經(jīng)濟效益

經(jīng)過50余天的艱苦奮戰(zhàn),工作面比較順利地通過了陷落柱,并在短時間內(nèi)通過了陷落柱伴生的斷層影響區(qū)段,取得了很好的效果。

1.節(jié)省了重開切眼巷道及二次搬家準(zhǔn)備的工程量,相對節(jié)約了大量的財物和人工的投入。

2.如果進(jìn)行小搬家必須避開340米處落差2.9米斷層的影響,采用連續(xù)回采出來后多生產(chǎn)原煤 1.7萬噸,提高了資源回收率。

3.為將來過類似地質(zhì)構(gòu)造影響提供了一次有益的參照,積累了一定的經(jīng)驗和辦法。

通過對比,產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益約100萬元。

作者簡介:方志剛(1980-),男,山西大同人,同煤集團(tuán)燕子山礦綜采三隊助理工程師,研究方向:采礦技術(shù)發(fā)展。