东庞矿综采工作面过陷落柱技术应用研究

摘 要：东庞矿2701工作面回采期间遇陷落柱，为保证安全且保证煤质情况下，决定甩陷落柱，采取掘补轨道及补切眼，形成小面推进的生产系统，在小面推进的同时陷落柱段进行搬家倒面，保证了矿井的正常生产。

关键词：综采工作面；陷落柱；工艺；安全高效

1 工作面概况

东庞矿设计年生产能力为1.8Mt/a，后经过矿井生产能力改造，达到3.35 Mt/a。主采煤层2，3，8及9号煤。

2701工作面地面位置位于石家庄村西北，井下位于一水平七采区，工作面西到2109工作面，东到2703工作面，南到2300轨道上山下部车场，北到2700轨道下山。该工作面煤层沉积较稳定，结构简单。煤层倾向为75～113°，倾角为11～22°，平均16°；煤层厚度平均4.6m，設计可采储量为103.1万吨。

工作面圈定后，通过水文、地质一系列的探测，确定将X12陷落柱圈入2701工作面，根据工作面综合物探结果分析，该陷落柱为不含水陷落柱，经钻探探测陷落柱长轴为35m，短轴为24m，如图1所示。

图1 2701工作面陷落柱及甩陷落柱巷道布置图

2 过陷落柱方案确定

方案一：掘补巷甩陷落柱，部分支架搬家。

优点：可以保证煤质，延长设备寿命，安全系数高。

缺点：工期较长，资源损失大。

方案二：直接推过。

优点：由于陷落柱不含水、不导水，可以直接推过，节省掘补巷的费用，多回收资源。

缺点：煤质差、顶板维护困难，工期长，对机组不利，万一出水，将会后患无穷。

结合陷落柱影响范围、本矿采掘衔接及安全因素多方面考虑决定选用方案一。

3 甩陷落柱具体施工方法

3.1 巷道布置及施工安排

自2701轨道巷测点F13以里46.68m处开口，按方位角105°57′5″掘补切眼61.047m，再按195°57′5″掘补轨道巷48.46m，为缩短工期和降低成本不再施工运煤通道，掘进煤由轨道巷一部皮带一部刮板输送机运到工作面刮板输送机。

由于2701轨道巷是沿空巷道，压力较大，变形严重，2701补切眼及补轨道巷均采用锚梁网支护配槽钢锚索加强支护，为缩短工期尽量将补轨道巷断面减小。

掘进施工顺序及工期：由于掘进开口时工作面采线距陷落柱停采线位置较远，有足够时间掘巷道，按一个掘进队算，补切眼每天9m，工期7天；补轨道巷每天9m，工期5天，扩切眼工期3天，总共需15天。

3.2 回采施工工艺

首先将工作面陷落柱段42台支架撤出，铺滑道拉至已掘好的补切眼，将支架按照支架安装图的位置摆放好等待对接，工作面下部剩余54台支架形成一个小面，小面继续向前推进直至与补切眼支架完成对接。

为保证产量，小面推进与支架搬家要平行作业，保证可以顺利对接，在此期间小面推进新鲜风由轨道巷经过补切眼、补轨道巷到工作面，皮带巷回风；撤架处新鲜风由轨道巷安装局部通风机提供。

4 搬家倒面具体施工工艺

4.1 陷落柱段末采撤架技术要求

4.1.1 2701工作面机尾甩陷落柱停采线位置为轨道巷F15点以里2.1m，皮带巷E10点以里29.6m（补轨道巷F45点以外1.63m）。

4.1.2 工作面距停采线12.1m时开始上网上绳，工作面到上网上绳时采高要逐渐降低到3.8米左右，工作面回采期间严禁留顶煤。先上一道引绳及双网，推进3m后开始正式上绳，绳间距0.6m，共上12道绳。正式上网上绳前，为保证工作面上部上网上绳进度的一致性，首先应将一根75米长5分钢丝绳固定在顶锚杆上，作为引绳。顶锚杆自下而上视顶板情况每3-5架打一根，顶锚杆用Φ22×2400mm等强度全螺纹钢锚杆，外露长度200mm，用锚兰配螺丝将钢丝绳与顶锚杆固定，然后在钢丝绳上联好第一排双网，上网采用2×6m菱形网，垂直于采线使用，第一层网与第二层网交错布置，连网间距200mm。

4.1.3 2701工作面采线距停采线2.5m时开始扩帮，扩帮宽度2.5m，采用锚梁网支护，顶帮锚杆间排距800×800mm。顶板顺采线方向施工两道槽钢锚索，间排距1.5×2.4m，靠里一排锚索距支架顶梁前端0.5m；煤壁顺采线方向施工两道帮槽钢锚索，间排距1.5×2.4m，最上一排帮锚索距顶不超过1.0m。扩帮区域高度不小于3.8m。

4.1.4 在机尾扩曲线、绞车窝。绞车窝采用锚梁网支护并配槽钢锚索加强支护，顶帮锚杆间排距800×800mm，顶锚索间排距1.5×2.4m。机尾曲线段对顶板进行锚梁网支护，槽钢锚索加点锚索加强支护，顶板锚杆间排距为700×700mm，顶槽钢锚索间排距1.4×2.4m，点锚索要求间排距1.2×1.2m，帮锚索间排距1.5×2.4m，最上一道距顶不大于1.0m。曲线段在滑道两侧不影响运输前提下支设两道单体铰接顶梁，一梁一柱，要迎山有力，初撑力不小于90KN。绞车窝扩完后采用喷浆封闭，厚度不小于150mm，砼强度等级为C15。

4.1.5 2701工作面撤出支架42台，工作面剩余支架54台，要求先将第55#、56#支架撤出，在55#、56#支架位置排设2400×2400mm“井”字型木垛（详细位置具体见图2），然后再自下而上逐架撤出，撤架期间顶板使用两台支架做掩护架配合单体π型钢或铰接顶梁的形式支护顶板。

4.2 支架安装及对接技术要求

4.2.1 补切眼支架安装前，测量部门根据支架安装设计图，用白漆在切眼标出支架对应位置（测量部门首先标出第55架位置，然后每隔5架标出一个位置），以便于工作面安装时控制支架位置；施工单位在支架就位过程中，要严格按照测量放线位置就位，且每5架调整一次，安装后的支架要垂直于切眼。

4.2.2 支架对接：在补轨道巷内由测量部门按设计标出第54台支架上边缘运行轨迹线（见图2）。生产单位严格按标定轨迹线及时调整支架，以保证支架达到最佳对接状态。

图2 木垛位置及对接轨迹线示意图

5 结束语

经过采取以上措施，2701工作面顺利完成对接，并且在保证安全、保证煤质的情况下顺利完成了原煤产量。陷落柱是综采工作面经常遇到的地质情况，结合陷落柱影响范围、本矿采掘衔接及安全因素多方面考虑，选择合适的过陷落柱方法，在保证安全的情况下保证经济利益最大化。

作者简介：郭强（1986-），男，河北省广宗县人，助理工程师，2010年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现在冀中能源股份有限公司东庞矿技术科，从事采煤技术管理工作。