轨道巷掘进遇岩溶陷落柱时的施工技术

轨道巷掘进遇岩溶陷落柱时的施工技术
贾青牛
【摘要】山西圣天宝地清城煤矿在掘进15号煤一采区轨道运输平巷时，遇到陷落柱后，采用合理的掘进和支护技术，安全顺利地通过了陷落柱，取得了预期效果。

【期刊名称】《建井技术》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】3页(P10-12)
【关键词】巷道掘进;陷落柱;施工技术;探测;钻爆法
【作者】贾青牛
【作者单位】山西圣天宝地清城煤矿，山西阳泉，045000
【正文语种】中文
【中图分类】TD263.4+2
在煤系地层下部为可溶性岩石的地区，由于地下水的化学溶蚀作用，岩石不断被溶解破坏，形成了大量的岩溶空洞。

随着溶洞规模越来越大，在上覆岩层重力的长期作用下，煤层及其周围岩层便会产生塌陷，形成环状陷落。

这种塌陷体形状类似一不规则的柱体，称为岩溶陷落柱，简称陷落柱。

在其陷落范围内，煤层完全受到破坏，故又称无煤柱或矸子窝。

山西圣天宝地清城煤矿15号煤一采区轨道运输平巷，掘进至550m处时，遇一陷落柱。

陷落柱主要充填物为石灰岩、砂质泥岩及煤屑，充填密实，无水；经研究，
决定按照原设计支护形式，直接通过。

1 陷落柱探测
使用ZYJ-680/200型液压架柱式回转钻机，分别向巷道正前方和两帮打钻孔来探
测陷落柱。

钻孔扇形布置，共5个，孔深最大为114m，如图1所示。

图1 轨道运输平巷前方陷落柱探测钻孔布置
1号和2号钻孔均在钻进51m后见煤，3号钻孔钻进47m后见煤，4号钻孔钻进44m后见煤，5号钻孔钻进40m后见煤。

根据探测情况推断，该陷落柱近似椭圆形，长轴约91m，短轴约51m，如图1所示。

2 采区轨道运输平巷原设计支护及陷落柱10m范围内的加强支护
采区轨道运输平巷原设计为矩形断面，锚杆+金属网片+W钢带+锚索联合支护，
如图2所示。

(1)巷道顶板和两帮均选用φ20mm×2.4m普通圆钢锚杆，端头锚固，排距均为800mm。

顶板锚杆间距860mm。

帮锚杆间距700mm，采用混凝土托盘。

顶板
钢绞线锚索规格为φ17.8mm×7.2m，利用钢带眼布置，每排2根，排距800mm。

图2 轨道运输平巷原设计支护1—混凝土托盘；2—金属网；3—锚杆；4—锚索；5—W钢带
(2)遇陷落柱构造的工作面10m范围内，以及过陷落柱构造后10m范围内的巷道，在上述支护基础上，再在每2排钢带中间，补打2根φ17.8mm×7.2m钢绞线锚
索来加强支护。

锚索托盘为400mm长的14号槽钢，200mm×80mm×12mm
钢板垫片。

补打的锚索距巷中900mm左右，对称布置。

(3)顶板锚杆锚固力不小于70kN，扭矩不小于150N·m。

帮锚杆锚固力不小于
50kN，扭矩不小于120N·m。

锚索预紧力不小于160kN。

3 采区轨道运输平巷过陷落柱时的支护形式
通过陷落柱时，巷道设计为梯形断面，锚杆+金属网片+W钢带+锚索+梯形棚联
合支护，如图3所示。

图3 轨道运输平巷过陷落柱段联合支护1—锚杆；2—锚索；3—撑木；4—混凝
土托盘；5—拉钩
(1)巷道顶板选用φ20mm×2.4m普通圆钢锚杆，端头锚固，间距850mm，排距800mm；两帮选用φ20mm×2.0m普通圆钢锚杆，端头锚固，间排距均为
800mm，最上排距顶板400mm，采用混凝土托盘。

顶板钢绞线锚索规格为
φ17.8mm×5.2m，利用钢带眼布置，每排2根，排距800mm。

(2)在上述支护基础上，增加梯形棚支护。

梯形棚用11号矿用工字钢加工，上梁净宽3.4m，底宽4.4m，净高2.8m，棚距800mm，柱窝深150mm，棚间连接为“4拉4撑”。

“4拉”是梁上2道锲块式拉钩，左右侧两腿中间各上1道锲块式拉钩。

“4撑”是在棚腿接口处的棚梁上及棚腿靠上1/3处，各打1根撑木，撑
木规格为80mm×80mm×780mm。

混凝土背板规格为1
200mm×150mm×70mm，为花构花盘。

钢棚顶部用花纹结构的木板背实。

木背板为φ180mm两开木，长1 200mm。

4 陷落柱段钻爆法掘进
过陷落柱构造期间，根据炮眼布置图(见图4)，全断面打眼56个。

掏槽眼深1.2m，每眼装药3卷；其余炮眼深1.0m，每眼装药2卷，循环进尺0.8m。

爆破采用毫
秒雷管、三级煤矿许用乳化炸药，分3段起爆。

岩性复杂时，炮眼数量和装药量
根据现场情况，适当调整；但要保证封泥长度符合规程要求。

图4 过陷落柱段炮眼布置
过陷落柱段施工顺序如下：交接班，安全检查及问题处理→照中腰线，找出巷道轮廓线，定掏槽眼位→炮眼编号，定人、定钻、定眼位，打炮眼→检查炮眼是否合格，
装药，联线→设警戒，放炮，排炮烟→爆破后安全检查，敲帮问顶，处理危岩活石，检查残眼及瞎炮、拒爆、残爆等情况→临时支护，装矸出煤→永久支护，拆除临时支护→清理工作面煤矸。

5 施工组织管理
(1)为确保过陷落柱施工安全，成立了由矿总工程师(组长)、各分管副矿长、各部室主管组成的领导小组，研究制定过陷落柱施工技术方案，并明确职责，分工负责。

要求值班领导要及时解决施工中遇到的各种问题，带班领导要现场指挥，确保安全通过陷落柱。

(2)坚持不安全不施工，不安全就停工整顿的原则。

施工中发现不安全因素，要及
时加以处理，并及时报告上级部门。

发现事故，要立即报告，并组织抢救；同时要保护好现场，做好详细记录。

事后要进行事故调查和分析，落实防范措施。

(3)施工中遇异常情况，不能按正常技术措施作业时，必须立即停止施工，向矿调
度汇报；经研究后，另采取安全技术措施。

(4)陷落柱段为全岩巷道，撤出之前巷道掘进使用的EBZ100型悬臂式掘进机，改
用炮掘工艺施工；同时为提高装岩运输效率，调用1台P30B型耙斗装岩机装岩。

6 过陷落柱施工经验
(1)过陷落柱前，要利用物探加钻探的探测手段，弄清构造范围及方位，做到心中
有数。

巷道将要完全通过陷落柱构造5m前，应提前下达揭煤通知，执行“边掘
边探，探三进一”的规定，防止误揭煤而引发煤与瓦斯突出事故。

(2)陷落柱段顶板破碎，整体性差，单纯的锚杆、锚索支护难以达到支护效果，应
增加梯形钢棚支护，保证安全。

尤其是在陷落柱围岩胶结程度差，顶板破碎时，梯形钢棚支护必须紧跟工作面。

(3)以钻爆法代替原利用EBZ100型悬臂式掘进机掘进的方法来通过陷落柱，提高
了施工效率。

(4)为防止梯形钢棚在掘进过程中被放炮崩倒，将后排棚腿与水管、压气管或道轨
捆绑在一起，并增加短锚杆来加固棚腿。

被放炮崩坏的梯形钢棚，必须由外向里，逐棚修复，重新架设。

(5)陷落柱构造范围较大时，利用耙斗装岩机出矸，要比悬臂式掘进机出矸效率高。

(6)严格执行《煤矿安全规程》规定和技术措施，确保施工安全。

7 施工效果
从遇陷落柱开始，严格按照矿上制定的施工方案，以及会审通过的施工安全技术措施进行掘进和支护。

全长51m的陷落柱，仅用15d，便安全顺利通过，平均日进尺3.4m，实现了安全快速施工。

期间，因瓦斯大、耙斗装岩机事故，先后有2个小班施工受到影响。