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(xiàn)斷層和構(gòu)造異常區(qū)，通過水文地質(zhì)探查和分析，確認(rèn)異常構(gòu)造為隱伏陷落柱，該陷落柱充填物膠結(jié)程度較好，不含水、不導(dǎo)水，給回采施工提供依據(jù)。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(shù)措施。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；回采施工；陷落柱；探查 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD823 文章編號(hào)：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(guān)系

劉莊煤礦位于淮南煤田西部，地理坐標(biāo)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(zhǎng)壁布置，工作面可采走向長(zhǎng)為1300m，工作面傾斜長(zhǎng)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(qū)，南為6-1煤未采區(qū)。該區(qū)域6-1煤與上覆8煤間距29～42m，工作面上部對(duì)應(yīng)120801及120802工作面采空區(qū)，8煤回采過程中未見異?，F(xiàn)象。

1.2 煤層及其頂?shù)装?/p>

煤層結(jié)果簡(jiǎn)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?yōu)榧?xì)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(zhì)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(zhì)構(gòu)造

120601工作面處于F19斷層與F32斷層之間塊段內(nèi)，工作面內(nèi)地層總體形態(tài)為一單斜構(gòu)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(xiàn)斷層，4月15日出現(xiàn)構(gòu)造異常。構(gòu)造復(fù)雜區(qū)內(nèi)巖石破碎，層理紊亂，多處充填方解石及黃鐵礦結(jié)晶體。巖層裂隙非常發(fā)育，裂隙被方解石充填，局部形成約30cm3的純空間，空間內(nèi)壁充填方解石，方解石結(jié)晶較好。

2.2 井下鉆探驗(yàn)證

2.2.1 驗(yàn)證鉆孔設(shè)計(jì)。在120601軌道順槽設(shè)計(jì)了3個(gè)鉆孔對(duì)物探結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。3個(gè)鉆孔均嚴(yán)格按照高壓水鉆孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工時(shí)嚴(yán)格要技術(shù)要求進(jìn)行施工。

2.2.2 施工情況

（1）2#孔，終孔深度74.7m，累計(jì)注入水量約130m?。（2）1#孔，終孔深度106m，孔深60～70m時(shí)鉆孔有少量漏水。（3）3#孔，終孔深度83m，出現(xiàn)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(shí)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(shí)出現(xiàn)漏水，3#孔孔深83m時(shí)鉆孔出現(xiàn)漏水，說明該陷落柱在6煤層附近裂隙較發(fā)育，往深部膠結(jié)程度較好。（2）2#孔進(jìn)行注水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)工作面76#架附近底板出水，而2#孔終孔點(diǎn)位于6煤層底板16m左右，分析認(rèn)為陷落柱深部膠結(jié)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(cè)深度50m范圍內(nèi)不富水，發(fā)現(xiàn)6-1煤及下伏煤層對(duì)應(yīng)區(qū)地震波異常，為煤層缺失。根據(jù)物探、鉆探結(jié)果，可得到以下結(jié)論：120601工作面實(shí)際揭露的異常構(gòu)造為隱伏陷落柱；該陷落柱充填物膠結(jié)程度較好，不含水、不導(dǎo)水，120601工作面可安全開采。

3 回采施工方案與安全技術(shù)措施

3.1 施工方案

3.1.1 工作面過陷落柱異常構(gòu)造帶時(shí)，選用采煤機(jī)破巖直接平推的方法通過；當(dāng)工作面遇硬巖，采煤機(jī)切割不動(dòng)時(shí)，則采取放松動(dòng)炮配合采煤機(jī)切割進(jìn)行破矸

回采。

3.1.2 過陷落柱異常構(gòu)造帶期間，每天由地測(cè)科、總工辦及相關(guān)礦領(lǐng)導(dǎo)安排專人到現(xiàn)場(chǎng)跟班，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造帶進(jìn)行觀測(cè)、分析，及時(shí)給采隊(duì)提供安全回采建議；礦壓組每天對(duì)構(gòu)造帶附近支架支撐力進(jìn)行檢查，綜采隊(duì)則每班對(duì)此構(gòu)造帶附近支架初撐力進(jìn)行檢查，保證初撐力至少達(dá)到24MPa，加強(qiáng)頂板管理，并每天向地測(cè)部門匯報(bào)工作面情況。

3.1.3 工作面過構(gòu)造帶期間，局部可能因異常構(gòu)造帶造成采空區(qū)殘留煤，致采空區(qū)CO等氣體濃度升高。因此，過陷落柱構(gòu)造帶期間，由通防部門加強(qiáng)采空區(qū)相關(guān)氣體濃度監(jiān)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，由抽排區(qū)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行灌漿處理。

3.2 防治水安全技術(shù)措施

根據(jù)地質(zhì)部門提供的120601工作面水文地質(zhì)情況，工作面探放水期間最大涌水量為100m3/h，結(jié)合礦設(shè)備實(shí)際情況，采用二級(jí)排水方式。

3.2.1 在膠帶順槽外段距第一中部車場(chǎng)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(nèi)安分別安設(shè)3臺(tái)防爆排沙泵并敷設(shè)1趟DN108×4.5排水管，將水排至膠帶順槽外段水溝內(nèi)。3臺(tái)防爆排沙泵接于同一排水管。為防止回水，在每臺(tái)水泵出口均安設(shè)逆止閥。

3.2.3 當(dāng)工作面水量較大時(shí)，開動(dòng)大泵排水。正常用水量時(shí)，開動(dòng)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(chǎng)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(yàn)算：投入工作的水泵的排水能力應(yīng)滿足20h內(nèi)排出24h相應(yīng)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(chǎn)的排水要求，保證礦井正常生產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過對(duì)工作面陷落柱探查和分析，制定了相應(yīng)的安全技術(shù)措施，保證了120601工作面安全回采，同時(shí)為附近5煤、6煤、8煤、13煤工作面的設(shè)計(jì)和施工提供了依據(jù)。因此，所采取探查和施工技術(shù)具有良好的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)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(jiān)處，工程碩士。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint