王 建 中

（山西高平科兴申家庄煤业有限公司 ，山西 晋城 048400）

0 引 言

由于陷落柱破坏了煤体稳定性及围岩力学性质，综采工作面过陷落柱时经常出现煤壁片帮、顶板破碎等现象，存在很多技术难题，主要表现在以下几方面：顶板破碎维护难度大、支架支护效果差、工作面推进速度慢端面空顶距大等；在过陷落柱过程中若对顶板不采取合理有效的控制措施，不仅降低了支架支护效果，加大了工作面机械设备损坏率，降低工作面回采效率，而且很容易发生顶板冒落事故，威胁工作面安全高效生产。本文以申家庄煤矿N11503 工作面为例，对工作面过X4 陷落柱时主要存在技术难题进行分析，提出了合理有效顶板控制措施，并对应用效果进行分析总结。

1 概 述

山西高平科兴申家庄煤业有限公司N11503 综采工作面井下相对位于主水平北一采区东北部，往北为N11505 备用面（在掘），往南为N11501 设计工作面（未掘），往西为主水平回风大巷、胶带大巷、轨道大巷，往东为保安煤柱。

N11503 综采工作面走向长度为880m，倾向长度为150m，工作面回采煤层为15# 煤层，15 号煤层全区稳定，结构简单～较简单，为稳定的全区可采煤层。位于太原组一段顶部，K2 灰岩之下，平均厚度为4.04m，平均倾角为4°，煤厚变异系数值（γ）为18%，全区稳定可采。其煤层结构简单～较简单，含0～2 层矸石，矸石成分多为炭质泥岩或灰黑色泥岩。

15# 煤层无伪顶，基本顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为4.2m，基本顶主要以石灰岩为主，平均厚度为7.8m，工作面采用综合机械化回采工艺，截止目前工作面已回采400m。

2 X4 陷落柱参数及回采期间存在技术难题

2.1 X4 陷落柱参数

根据申家庄煤矿地测科提供资料显示，N11503工作面回采至507m 处揭露一条陷落柱，陷落柱位于工作面67#- 52# 支架前方煤壁，陷落柱成椭圆状，短轴长度为23m（倾向），长轴长为45m（走向），通过对陷落柱钻孔探测发现，陷落柱腔体内填充物主要为不规则碎状泥岩及砂岩，岩体胶结稳定性差，陷落柱贯穿整个煤层。

2.2 过陷落柱主要存在的技术难题

1）工作面在回采期间由于顶板陷落柱破碎严重，且与液压支架顶梁接触不紧密，过陷落柱时支架顶梁与陷落柱处顶板无法进行有效支护，导致液压支架对顶板支撑力达不到标准，很容易造成液压支架顶梁损坏及顶板垮落事故。

2）由于陷落柱内填充岩体硬度低且粘接性差,工作面在过陷落柱期时，若不能采取有效措施对陷落柱顶板进行支护，强行带压擦顶通过，会导致液压支架顶梁以及采煤机及其它设备损坏严重，甚至会发生因支护不到位造成顶板顶板整体垮落事故。

3） 受陷落柱影响，造成与陷落柱胶结处煤体稳定性极差，煤体剪切破坏严重，导致距陷落柱10m 范围内煤体严重，工作面回采时出现出现大面积片帮现象，如果不能在工作面通过陷落柱前采取有效的加固措施，很可能造成工作面无法推进。

3 过陷落柱顶板控制技术

为了保证N11503 工作面安全顺利过X4 陷落柱，通过研究决定，在过陷落柱前通过注浆技术对煤体进行加固，过陷落柱期间采用“撞楔超前支护+ 恒阻锚索吊棚”联合措施对顶板进行维护。

3.1 过陷落柱前煤体维护措施

1） 在N11503 工作面回采至497m（距陷落柱10m）处，施工人员在70#- 50# 支架前方煤壁施工一排间距为5m、深度为1.0m 的注浆钻孔，注浆钻孔的施工位置距工作面顶板间距为2.0m 处，且钻孔角度为10°仰角，共计施工5 个，如图1 所示。

图1 N11503 工作面过X4 陷落柱顶板联合支护剖面示意图

2） 当全部注浆钻孔施工完毕后，工作人员采用高压注浆泵分别对各钻孔进行马丽散注浆，待顶煤稳定后再带压擦顶移架。

3） 在第一排注浆钻孔马丽散全部凝固后（2h后），采煤机开始割煤，待采煤机回采5m 后停止割煤，施工人员在割完的煤壁前施工第二排注浆钻孔。

第二排注浆钻孔参数与第一排相同。为了确保工作面完全顺利通过陷落柱，工作面煤壁共施工10 排注浆钻孔。

3.2 过陷落柱期间顶板维护措施

3.2.1 撞楔超前支护施工

1）当工作面揭露断层后在工作面设计顶板位置施工一排支护钻孔，支护钻孔的间距为2m、深度为4.0m，支护钻孔的钻径设计为40mm，支护钻孔同样施工在70#- 50# 支架前方煤壁上，共计施工钻孔15个。

2）当全部支护钻孔施工完毕后，在每个钻孔内依次填充加长树脂锚杆与锚固剂，树脂锚杆长度为4.0m，直径为30mm，并手持式钻机进行锚固，锚杆锚固后必须保证锚杆与煤壁垂直。

3）第一排超前支护完成后，采煤机开始割煤，单刀割煤深度控制在0.5m 以下，采煤每割煤长度达50m 后及时进行推移刮板输送机及支架，移架时必须保证支架带压擦顶移架。

4）当工作面推进3.5m 后施工第二排超前支护钻孔，相邻两排支护孔叠加交错布置，叠加距离为0.5m。

3.2.2 锚索吊棚施工

为了进一步提高过陷落柱期间顶板稳定性，决定对陷落柱处顶板施工迈步式恒阻锚索吊棚。

1） 恒阻锚索吊棚主要由一根11# 工字钢梁以及两根恒阻锚索组成，工字钢梁长度为3.5m，钢梁上焊制两个直径为30mm 锚索穿孔，孔间距为1.8m；恒阻锚索长度为5.0m，直径为21.6mm。

2） 当工作面揭露陷落柱后开始对顶板施工锚索吊棚，锚索吊棚与煤壁平行布置，每排布置10 架恒阻锚索吊棚，锚索吊棚排距为1.5m，且相邻两排吊棚迈步式布置。

4 应用效果分析

截止 2019 年 4 月 22 日，N11503 工作面已完全过X4 陷落柱，过陷落柱期间共计用时9d，平均回采速度为5.5m/d；通过对陷落柱处破碎顶板采取联合控制措施后，在过陷落柱期间未发生顶板冒落现象，顶板下沉量控制在0.12m 以下，支架初撑力、工作阻力提高至89%以上，大大提高了支架支护效果，保证了工作面安全高效回采。