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工作面所采煤层平均厚6.25m,含夹矸石0-5层，属复杂结构，赋存较好，厚度变化不大。

煤层具有爆炸危险性，为自燃煤层。

顶板多为山西组底界的K4粗砂岩，局部为砂质泥岩，多属中等坚硬岩石;

底板多为粉砂岩,砂质泥岩及灰黑色泥岩属中等坚硬岩石,4#煤与8#煤间距为37m，煤层倾角3～8゜。

工作面矿床顶板充水条件差，水文地质条件相对简单。

工作面走向长150m，倾向长1100m,工业储量150.1万吨，可采储量为117万吨，可采期8个月（顶底板岩层岩性见相关图表所示）。

马关河西区煤层顶底板物理力学性质成果表

煤层顶底板岩

性力学试验（MPa）

4号

顶板

底板

中粗砂岩

砂质泥岩

粉细砂岩

泥岩

天然性状态抗压强度

27.8

-43.5

28.5

24.6

-44.6

15.1

抗剪强度

12.2

-29.7

14.7

9.4

-12.6

9.3

抗拉强度

5.6

-13.1

10.3

7.5

二、陷落柱赋存状况

40102综放工作面所过的陷落柱在40102运输顺槽掘进的过程中已揭露其短轴边缘，但其范围大小当时未进行探测。

为确保综放工作面采取适宜的方案顺利通过该陷落柱，矿方安排探水队于2009年11月17日—11月20日对其进行了打钻探测，本次探陷落柱共施工了8个钻孔，其中水平钻孔5个（1#报废），竖直钻孔3个，各孔参数及探放情况见《陷落柱探放钻孔表》。

根据此次陷落柱探放及初期掘进揭露的性状分析，初步推测陷落柱呈椭圆状，长轴30米，短轴25米，其位置横向与40102运输顺槽由帮平行，且与40102运输顺槽掘进过程中所揭露的落差为3米的断层接近。

根据此次陷落柱前期探测情况分析，陷落柱虽然直径接近30m，但陷落柱充填及胶结状况尚好，顺槽掘进和探放陷落柱时淋水不大，为保持工作面连续推进，减少搬家倒面次数，提高资源回收率，缓解生产衔接，经2010年1月12日《40102工作面过陷落柱专题会议》研究决定，采取平推硬过的方案。

经过实际揭露，陷落柱的长轴为25米，短轴为20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，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一定破坏，陷落柱范围内顶板涌水量急增，造成生产环境恶化。

三、过陷落柱方法及措施

1、在临近陷落柱5～8m时，逐步起吊输送机头部，降低采高，沿顶板开采，减少漏矸量。

进入陷落柱区后，采用浅截深多循环的作业方式。

陷落柱内支架低，区外支架高，高支架向低支架过渡时要采用等差，即相邻两架高低差以150～200mm为宜，以防液压支架挤架或咬架。

2、由于陷落柱内岩石较硬，采取了爆破处理，用采煤机将矸石装入刮板输送机，爆破时用旧胶带挡住液压支架的立柱和推移千斤顶，以防崩坏。

3、过陷落柱时，在采煤机不能截割的情况下采取了放炮做超前棚的方法推进。

当煤壁发生片帮或掉顶超前移架不能有效支护顶板时，采取走向架棚的办法超前支护顶板，超前支护采用长1.2米的11号工字钢，每架两棚均匀布置，煤壁用2.8米的单体打柱，工字钢与支架搭接不小于200mm，超前棚用金属网护顶，每棚用3块长1000mm,厚不小于150mm半圆木接顶，半圆木要均匀和顶板接实紧。

掉顶时用木料将顶接实紧，单体支柱应垂直顶底板做到迎山有劲，支柱初撑力大于90KN,支柱手把朝上，三用阀平行切眼，注液孔朝下，支柱钻底必须穿木鞋，木鞋规格为1500×

200×

200mm方木，每两棚用一块方木，煤壁区松软时，用长2000mm,厚不小于150mm的半圆木配合长2000mm宽2000mm大笆片将其遮严背实，以防片帮，采高严格控制在2.3m以下，梁端头必须有不小于100mm的梁窝，梁头端面距超过300mm时，必须用半圆木扶撅顶棚。

4、当工作面进入陷落柱破坏区域后，严格控制采煤机的速度不大于2m/min、采高不大于2.3m,截深0.4m。

5、每班设专人观察此段煤壁顶板情况，当顶板破碎漏顶，煤壁片帮时工作面支架必须超前带压移架，及时伸出前探梁和护帮板。

四、施工安全技术措施

1、工作面进入陷落柱前，将工作面采直、采平。

2、虽然陷落柱探放结论是无水，但为防止有水，提前做好排水准备，在运输顺槽挖好水仓，安装好两台水泵（22kw潜水泵）和两趟排水管路，同时配置两台备用泵以备不时之需。

3、工作面在过陷落柱期间，每班检查瓦斯不少于3次；

发现瓦斯变化异常，必须及时报告调度室，停止生产采取措施进行处理。

4、煤机进入陷落柱段时，煤机司机摇控远距离操作，司机距离煤机大于5米，并要注意观察顶板变化，掌握好煤机速度，控制采高在2.3米以下，陷落柱段支架必须超前带压移架。

5、推溜前要将陷落柱段的底板填实，清理干净顶板掉落的杂物，人员进入煤壁侧时溜子必须打闭锁，严禁不停运输机进入煤壁。

6、当人员进入煤壁维护时，设专人观察顶板，距离维护段上下10米内严禁移动支架，煤机必须停在距离维护段10架以外的安全地段。

7、掉入尾部溜子的物料要及时取出。

8、工作面周期来压期间，要加强顶板管理，端面距不得大于300mm，空顶处必须接实。

回风顺槽内必须备用一定数量的单体液压支柱、方木、半圆木、剖木、金属网、笆片等。

9．爆破前将支架、管线等严格保护，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。

爆破后必须将电缆槽和支架内的石块杂物清理干静。

10．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。

11．每天由中班负责打眼爆破，早夜班按正常循环进刀及小孔破碎大块岩石，要求工作面必须割平，支架放平，不允许急提急刹；

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。

12．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。

工作面过断层时加强支架、机组、转载机、运输机、破碎机、皮带、液压泵站等的检修，确保设备运转可靠，严禁带病运转。

13．在过陷落柱期间，工作面附近必存放100根钢梁、100根单体柱等备用支护材料，以备不时之需。

14.通过陷落柱伴生断层时，遵循下列要求：

1）根据断层实际产状采取适宜方式，将断层面附近平整过渡，防止支架脱开，并严格按要求将采高控制在2.5～2.8m之间。

2）采用带压移架超前支护。

3）坚持一步三调，相邻支架错差不大于顶梁侧护板2/3，不挤不咬不倒，保持支护状态良好。

4）过断层时采用风钻打眼爆破处理。

5）打眼时根据岩厚确定炮眼布置参数；

破岩厚度小于1.5m时为单排眼；

破岩厚度在1.5～2.5m时为双排眼；

破岩厚度若大于2.5m时为五花眼，顶眼装药1卷，中底眼不超过2卷，使用专用炮泥封孔，泥封长度不小于500mm，每次起爆不超过6个炮眼，一次装药一次起爆。

6）暴破前，对爆破地点上下各5架支架的立柱及活柱、压力表、及电缆、管线等用皮带保护好，并对附近20m范围内进行洒水降尘。

7）打眼与割煤平行作业时，机组与打眼距离不小于20m，工作人员严禁进入机道。

进入机道时必须将刮板输送机停电闭锁，清掉活碴活煤，打出护帮。

8）断层打眼时，必须由专业人员完成，并严格执行《打眼工操作规程》。

9）爆破前，班长亲自布置警戒，在能进人爆破地点的所有通道上设置警戒，警戒人员和爆破员必须在有掩护的安全地点警戒爆破，未经班长允许不得撤除警戒。

爆破员必须最后离开爆破地点，爆破员起爆前先发出爆破警戒，吹长哨后再等5s方可爆破。

10）躲炮距离直巷70m以上，拐弯巷50m以上。

11）爆破后，待炮烟吹清，爆破员、班长及瓦斯员必须首先进人爆破地点检查爆破情况，确认无隐患后方可由班长撤回警戒人员。

12）工作面爆破时，机组距爆破地点不小于15m。

13）爆破前收回护帮，爆破后打出护帮，待机组扫平顶板后再移架。

14）炸药和雷管必须由放炮员分别存放在专用的药箱内，严禁乱仍乱放。

15）放炮时必须严格执行火工品的领用退管理制度。

五、社会经济效益

山西中煤杨涧煤业有限公司遵循“高起点、高目标、高质量、高效率、高效益”标准，坚持“生产规模化、技术与装备现代化、队伍专业化、管理手段信息化”的发展思路，以打造安全放心区队及安全质量标准化达标为切入点，大力倡导真抓实干、雷厉风行的工作作风，在40102综采工作面过陷落柱过程中集思广益、齐抓共管，谱写了一曲众志成城、攻坚可难的壮歌。

1、在职能部门对陷落柱的及时准确探测后，矿领导多次召开过陷落柱专题会议，集思广益、优化方案。

2、在过陷落柱前成立过陷落柱领导小组，精心谋划，统筹安排，科学合理地组织生产，充分挖掘内部生产潜力，努力提高生产效率。

3、在区队班组之间开展“创水平、夺高产、学技术、比贡献”擂台竞赛活动,职工生产创水平群情高涨，你追我赶，比着干，争着干，面对困难不低头，不退缩，团结拼搏，争分夺秒创高产。

4、加强现场管理，进一步加强现场跟班干部、班组长作用。

生产矿长白官祥同志带头跟班现场指挥，过陷落柱10天时间内下井15次，在他的带领下，各级管理人员坚持下井跟班、现场盯梢，加大隐患的排查力度，强化责任意识，全面加强对薄弱人员、薄弱环节、薄弱时间的管理，消除人的不安全因素，及时制止和纠正违章行为，确保了陷落柱的安全顺利通过。

经过两个月的艰苦奋战，工作面比较顺利通过了陷落柱及派生断层影响区段，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、如果进行重开切眼或开掘绕道方案过陷落柱，必须避开陷落柱前方落差3.0米断层（影响范围120米）的影响，采用平推硬过方案顺利过陷落柱及派生断层后，多生产原煤8万吨，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。

4、为顺利完成进出口公司年初制定的产量任务创造了条件。

通过对比，产生的直接经济效益约1000万元。