回采巷道过陷落柱施工技术及优化

回采巷道过陷落柱施工技术及优化
刘剑奇
【摘要】为解决回采巷道过陷落柱期间掘进效率低,顶板维护难度大的问题,在13111巷道过DX24陷落柱的巷道施工过程中,制定掘进施工方式和巷道支护参数,提高了巷道掘进工程施工效率,确保其过陷落柱及其影响区的顶板安全.
【期刊名称】《江西煤炭科技》
【年(卷),期】2019(000)002
【总页数】3页(P46-48)
【关键词】回采巷道;陷落柱;施工技术;优化
【作者】刘剑奇
【作者单位】山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司赵庄二号井,山西长治 046608【正文语种】中文
【中图分类】TD263.4
陷落柱由于其形状不规则，内部岩石、粘土混杂，内部强度难预测，及其对周围煤岩层破坏大，导致陷落柱边缘煤岩体破碎，使得巷道掘进施工和支护困难。

因此，掘进过陷落柱的施工工艺和支护方案是众多煤矿技术人员的研究对象[1-3]。

1 工程概况
赵庄二号井主采3#煤层，煤层平均厚度为5.28m，煤层倾角为2°～8°。

煤层直接顶为泥岩，厚度为0.9m；老顶为中粒砂岩，厚度为11.6m；直接底为含碳质泥岩
和砂质泥岩，厚度为0.5m和0.3m；老底为细粒砂岩，厚度为4.8m。

1311工作面位于东翼盘区，工作面北侧为1309工作面，东部为矿界煤柱,西南侧为1310采空区，南侧为矿界及田家庄保护煤柱。

13111巷为1311工作面皮带运输巷，巷
道毛宽4.5m，毛高3.1m，锚网索支护；地面标高+986.1m～+990.2m，工作面标高+560m～+592m；巷道掘进过程中揭露DX24陷落柱，长轴50m，短轴
43m，对巷道安全掘进有很大影响。

2 原施工技术设计
2.1 施工方案
掘进工作面揭露DX24陷落柱后，按腰线以-4°下山掘进，采用机组割煤矸，当矸
石过硬机组无法割动，改用爆破落煤矸，然后机组出煤矸。

爆破采用一次打眼一次装药起爆，炸药使用同一厂家生产的同一品种的直径35mm的煤矿许用三级乳胶炸药，雷管使用同一厂家生产的同一品种的煤矿许用毫秒延期电雷管（130ms），发爆器采用FD200XS-A遥控数显发爆器（双闭锁），楔形掏槽，爆破网络采用串联一次起爆，正向装药。

2.2 临时支护
通过液压锚杆钻车前部支撑的油缸升起托住顶板实现临时支护。

临时支护方法：巷道成形后，将机组退后6m至安全永久支护下，机组靠帮，截割头靠同一帮落下，断开电源开关，按下操作台侧的急停按钮，然后断开机组非操作侧的隔离开关并停随机开关闭锁。

经敲帮问顶，确认顶帮安全后，开进锚杆钻车达锚杆排距要求，由两名备料人员将已连接好的钢筋托梁和菱形网抬到钻车上，通过钻车上的操作人员将网放置在前部支撑的支点上，调整好网片的位置，升起前部支撑。

最大控顶距不大于1300mm，最小控顶距不大于400mm。

2.3 支护方式及参数
巷道支护采用“锚+网+喷”联合支护，喷浆混凝土强度C20，厚度100mm；巷
道支护见图1。

图1 陷落柱区巷道支护
（1）顶板支护
锚杆每排5根锚杆，间距1050mm，排距900mm，紧靠巷帮的锚杆距帮
150mm。

采用Φ22mm的高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长度2.4m，杆尾螺纹规格M24；采用树脂加长锚固，每个锚孔内放两支锚固剂，先放一支规格为
K2335，后放一支规格为Z2360，钻孔直径28mm，钻孔深度2300mm，锚固长度1675mm，顶锚杆锚固力不小于100kN，预紧力矩不小于400N·m，靠近巷帮的顶角锚杆安设角度与垂线成10°夹角，其余与顶板垂直。

锚索呈“二·一”布置，“二”布置锚索间距2.0m，距帮1.25m，“一”布置锚索在两根顶钢筋托梁中间，距帮2.25m。

采用1×19股高强度低松驰预应力钢绞线，Φ22mm，树脂加长锚固,尾部有配套锁具；采用三支锚固剂，先放一支规格为K2335，后放两支规格为Z2360的锚固剂，钻孔直径30mm，顶锚索长度8.4m，钻孔深度8.1m，锚固长度1970mm，预紧力不小于250kN；锚索角度与顶板成90°；锚索托盘为300mm×300mm×16mm高强度可调心托盘，施工完后及时安装锚索保护装置。

菱形网采用10#铁丝编制而成的金属菱形网，网孔规格为50mm×50mm；网与网之间采用搭接法联接，搭接长100mm，并用双股16#铅丝每隔150mm捆扎一道，拧结不少于3圈；顶网规格5.0m×1.1m。

钢筋托梁采用Φ14mm的钢筋焊接而成，宽度为80mm，在安装锚杆位置处各焊接两段纵筋，纵筋间距
100mm；顶钢筋托梁规格为长度4.3m，五孔。

（2）巷帮支护
锚杆每帮4根，间距900mm，排距900mm，最上一根距顶板200mm，最下一根距底板200mm；锚杆材质、锚固方式与顶锚杆相同，帮锚杆锚固力不小于
80kN，预紧力矩不小于300N·m，角度均与巷帮垂直；锚杆托盘为
150mm×150mm×8mm的拱型高强度托盘。

锚索每排一根，距底板1.55m，排距2.7m，帮锚索长度5.4m，钻孔深度5.1m，锚索材质、锚固方式、预紧力与顶锚索相同；锚索角度与巷帮成90°。

菱形网采用10#铁丝编制而成的金属菱形网，网孔规格和搭接方式与顶板相同。

钢筋托梁长度2.8m，四孔，其余与顶板相同。

3 施工技术优化与效果
3.1 施工工艺优化
（1）掘进施工
现场掘进施工进入陷落柱5m时，掘进迎头为全矸，且矸石强度高，原有炮孔布
置数量及装药量均不能满足施工需要，对其进行调整。

原先炮眼布置有25个，其中掏槽眼4个，辅助眼5个，帮眼4个，顶眼6个，底眼6个，火药用量10.8kg；调整后炮眼布置52个，其中掏槽眼4个，辅助眼21个，帮眼10个，顶眼9个，底眼8个，火药用量25.6kg。

进入陷落柱11m时矸石强度逐渐降低，逐步减少
炮眼数量及火药量，并过渡为机组割矸。

（2）支护方式
掘进工作面进入陷落柱11m后，工作面全矸，矸石强度逐渐降低，顾对支护方式进行调整，主要调整为增加顶板锚杆的锚固长度。

原顶板锚杆锚固采用先放一支规格为K2335，后放一支规格为Z2360，锚固长度1675mm；调整后锚固剂为先放一支规格为K2335，后放两支规格为Z2360，锚固长度1970mm，其余参数不变。

掘进工作面过陷落柱后，工作面全断面为煤，由于仍处于构造影响区，煤体疏松破碎，因此，采用架棚的方式加强支护，棚距1m，共架棚28架。

每架棚使用一根
厚度150mm，长度4m的板梁，三根长度3.15m的液压单体柱；两帮单体柱分
别距帮350mm，中间单体柱距左帮1500mm；每根单体柱都要加设防倒绳，初
撑力不小于100kN，保证柱爪与板梁下部，板梁与顶板之间紧密结合，顶板不平
的情况下使用柱帽和木楔保证板梁与顶板接实，最后在首尾两架靠近帮部的单体柱两端中上部打两根直径22mm，长度2.4m的单体锚杆，固定住单体柱，架棚支
护见图2。

图2 构造区架棚支护（单位/mm）
3.2 效果分析
现场掘进揭露陷落柱期间，根据DX24陷落柱内部实际情况，及时调整巷道掘进
施工方式和巷道支护参数，以保证巷道掘进施工安全。

巷道掘进受DX24陷落柱
影响区域48m，用时8天，平均每天掘进6m，施工方式和支护参数的及时调整，提高了巷道过陷落柱期间的掘进施工效率，且保证了巷道陷落柱区域的顶板安全。

4 结语
1）根据陷落柱内部矸石的软硬情况，制定与之相适应的掘进施工方式，矸石强度高、硬度大时，及时调整炮孔数量和装药量，保证落矸效果，提高施工效率。

2）陷落柱内部矸石变软时，应增加锚杆锚固长度，保证锚杆锚固效果，且在构造影响区域围岩破碎时，应增加架棚支护，保证回采巷道顶板支护强度，从而实现回采巷道顶板的安全管理。

【相关文献】
[1]位志飞，朱海军.大断面煤巷过陷落柱构造支护技术应用与探讨[J].能源技术与管理，2017（6）：81-82，95．
[2]侯艳文.回采巷道掘进过岩溶陷落柱施工技术[J].煤，2015，24（9）：39-40，47，95．
[3]王辉，刘强，胡丛会.掘进工作面过陷落柱的施工工艺[J].山东煤炭科技，2018（1）：15-16．。