綜采工作面陷落柱探查與施工

摘要：國投新集能源股份有限公司劉莊煤礦120601工作面在回采的過程中出現斷層和構造異常區，通過水文地質探查和分析，確認異常構造為隱伏陷落柱，該陷落柱充填物膠結程度較好，不含水、不導水，給回采施工提供依據。文章介紹了綜采工作面陷落柱的探查，以及回采施工方案與安全技術措施。

關鍵詞：綜采工作面；回采施工；陷落柱；探查 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD823 文章編號：1009-2374（2015）21-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.084

1 工程概況

1.1 工作面四鄰關系

劉莊煤礦位于淮南煤田西部，地理坐標為東徑116°07′30″～116°20′40″，北緯32°45′00″～32°51′15″。120601工作面采用走向長壁布置，工作面可采走向長為1300m，工作面傾斜長210m。工作面西起5煤集中上山，距F19（H=0～175m）斷層57m，東距F32（H=18m）斷層36m，北臨120501采空區，南為6-1煤未采區。該區域6-1煤與上覆8煤間距29～42m，工作面上部對應120801及120802工作面采空區，8煤回采過程中未見異常現象。

1.2 煤層及其頂底板

煤層結果簡單，自西向東逐漸增厚，平均厚1.28m。傾向170°～185°傾角8°～17°。直接頂自西向東由泥巖漸變為細砂巖，厚度為1.0～4.0m；老頂為粉砂巖，厚度為1.5～3.5m；直接底為砂質泥巖，厚度為1.0～2.0m；老底為粉砂巖，厚度為2.0～4.0m。

1.3 地質構造

120601工作面處于F19斷層與F32斷層之間塊段內，工作面內地層總體形態為一單斜構造，上下順槽揭露8條斷層。

2 工作面陷落柱探查與分析

2.1 120601工作面陷落柱揭露情況

該面于2013年3月10日開始回采，4月12日開始出現斷層，4月15日出現構造異常。構造復雜區內巖石破碎，層理紊亂，多處充填方解石及黃鐵礦結晶體。巖層裂隙非常發育，裂隙被方解石充填，局部形成約30cm3的純空間，空間內壁充填方解石，方解石結晶較好。

2.2 井下鉆探驗證

2.2.1 驗證鉆孔設計。在120601軌道順槽設計了3個鉆孔對物探結論進行驗證。3個鉆孔均嚴格按照高壓水鉆孔進行設計，施工時嚴格要技術要求進行施工。

2.2.2 施工情況

（1）2#孔，終孔深度74.7m，累計注入水量約130m?。（2）1#孔，終孔深度106m，孔深60～70m時鉆孔有少量漏水。（3）3#孔，終孔深度83m，出現漏水，孔口不返水，最終注入水泥10袋。

2.2.3 鉆探分析。（1）1#孔孔深60～70m時鉆孔有少量漏水，終孔106m無其他位置漏水，2#孔施工至74.7m時出現漏水，3#孔孔深83m時鉆孔出現漏水，說明該陷落柱在6煤層附近裂隙較發育，往深部膠結程度較好。（2）2#孔進行注水試驗，發現工作面76#架附近底板出水，而2#孔終孔點位于6煤層底板16m左右，分析認為陷落柱深部膠結程度較好，裂隙連通性差，注入水量在淺部積聚，致使從工作面76#架附近底板滲出。（3）陷落柱的物探和三維地震資料的解釋，探測深度50m范圍內不富水，發現6-1煤及下伏煤層對應區地震波異常，為煤層缺失。根據物探、鉆探結果，可得到以下結論：120601工作面實際揭露的異常構造為隱伏陷落柱；該陷落柱充填物膠結程度較好，不含水、不導水，120601工作面可安全開采。

3 回采施工方案與安全技術措施

3.1 施工方案

3.1.1 工作面過陷落柱異常構造帶時，選用采煤機破巖直接平推的方法通過；當工作面遇硬巖，采煤機切割不動時，則采取放松動炮配合采煤機切割進行破矸

回采。

3.1.2 過陷落柱異常構造帶期間，每天由地測科、總工辦及相關礦領導安排專人到現場跟班，對現場構造帶進行觀測、分析，及時給采隊提供安全回采建議；礦壓組每天對構造帶附近支架支撐力進行檢查，綜采隊則每班對此構造帶附近支架初撐力進行檢查，保證初撐力至少達到24MPa，加強頂板管理，并每天向地測部門匯報工作面情況。

3.1.3 工作面過構造帶期間，局部可能因異常構造帶造成采空區殘留煤，致采空區CO等氣體濃度升高。因此，過陷落柱構造帶期間，由通防部門加強采空區相關氣體濃度監測，并根據現場需要，由抽排區對采空區進行灌漿處理。

3.2 防治水安全技術措施

根據地質部門提供的120601工作面水文地質情況，工作面探放水期間最大涌水量為100m3/h，結合礦設備實際情況，采用二級排水方式。

3.2.1 在膠帶順槽外段距第一中部車場約1140m、900m附近低洼處分別掘水倉，容積不小于2m3。

3.2.2 在各水倉內安分別安設3臺防爆排沙泵并敷設1趟DN108×4.5排水管，將水排至膠帶順槽外段水溝內。3臺防爆排沙泵接于同一排水管。為防止回水，在每臺水泵出口均安設逆止閥。

3.2.3 當工作面水量較大時，開動大泵排水。正常用水量時，開動小泵排水即可。

3.2.4 膠帶順槽外段120m往外排水可直接挖水溝與120601工作面第二部車場水溝連通，通過水溝排水。

3.2.5 水泵的選型校核。排水能力驗算：投入工作的水泵的排水能力應滿足20h內排出24h相應的涌水量。Q最大=1.2×100=120m3/h。工作面所選水泵排水能力最小為130m3/h，因此完全能夠滿足工作面生產的排水要求，保證礦井正常生產。

4 結語

通過對工作面陷落柱探查和分析，制定了相應的安全技術措施，保證了120601工作面安全回采，同時為附近5煤、6煤、8煤、13煤工作面的設計和施工提供了依據。因此，所采取探查和施工技術具有良好的推廣與應用價值。

參考文獻

[1] 劉之葵.巖土工程勘察[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2] 胡聿賢.地震安全性評價技術教程[M].北京：地震出版社，1999.

[3] 宋玉龍.三維VSP地震勘探技術[M].北京：石油工業出版社，2005.

[4] 王青.采礦學（第2版）[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[5] 陳勝利.煤礦復合頂板支護技術[J].科技資訊，2008，（3）.

作者簡介：李奎（1982-），男，安徽淮南人，供職于國投新集能源股份有限公司駐劉莊煤礦安監處，工程碩士。

（責任編輯：王 波）endprint