总第１９３期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１５．０９．０１５ 回采巷道掘进过岩溶陷落柱施工技术 侯艳文 （晋城煤业集团公司凤凰山矿，山西晋城０４８００７） 摘要：以凤凰山煤矿９号煤ＩＸ１２２６巷掘进通过两个陷落柱为例，针对陷落柱的特性，介绍其施工方案及 工艺流程．着重对陷落柱前方煤层位置的探测方法、巷道的支护形式进行了分析，总结了施工质量控制要 求、施工过程存在的问题及解决办法。本施工方法具有工艺简单、掘进效率高和安全性有保障等优点，对 煤巷通过陷落柱提供了安全有效的支护经验。 关键词：快速掘进：陷落柱；施工方法 中图分类号：ＴＤ２６３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２０１５）０９—００３９－０２ 凤凰山煤矿是一座有着５０ ａ开采历史，设计生 产能力为４００万ｔ的大型现代化矿井，随着资源的 枯竭，进入了地质条件复杂、地质构造密集发育区进 行开采．复杂的地质构造给巷道掘进和开采造成很 大的困难，其中．对掘进影响较大的为回采巷道通过 陷落柱。常用过陷落柱的方法有：拱形砌碹、锚网 喷、锚网索、锚网＋刚性金属棚支护、注浆加固技术； 凤凰山矿在ＩＸ１２２６巷掘进过陷落柱时，尝试直接采 用可缩型金属梯形棚梁进行支护，取得了不错的效 果。根据陷落柱岩块岩性混杂、充填有坚硬的大块、 泥质沉积物等单纯使用掘进机截割困难的特性，采 用炮掘与机掘配合作业，并且采用一种科学有效的 探测方法，准确揭煤，顺利通过了陷落柱。 下 （ｂ）Ｘ 陷落柱掌面 图１ ＩＸ１２２６巷与陷落柱位置关系及ｘ，。陷落柱剖面示意 ２．１陷落柱探测 为确定前方煤层具体位置．需采取钻探进行探 测。钻机型号为ＺＤＹ１２００Ｓ，配套钻杆为Ｄ５０ ｍｍ× １ ５００ ｍｍ，钻头为三翼复合片钻头，成孔Ｄ７５ ｍｍ， １地质构造概况 ＩＸ１２２６巷全长１ ３７３ ｍ，其中陷落柱位于距九 一根据需要取岩心时，使用变径，安装岩芯套管，孔径 Ｄ９４ ｍｍ。 盘区胶带巷４０８．１ ｍ和８４９．５ ｍ处，通过对上覆 ３号煤层揭露陷落柱的影响区域及相关地质资料分 析，初步预计４０８．１ ｍ处，陷落柱ｘ，。长轴５２ ｍ，短 轴３７ ｍ，充填物岩性主要为砂岩、泥岩、砂质泥岩和 煤等，不含水，胶结较好，陷落角７０ ８５。，对掘进影 响较大，初步预计影响３０ ｍ；预计８４９．５ ｉｎ处，陷落 柱ｘ ，长轴８８ ｍ，短轴６２ ｍ，充填物岩性主要为砂 岩、泥岩、砂质泥岩和煤等，不含水，胶结较好，陷落 角６５～７５。，对掘进影响较大，初步预计影响５４ ｍ： 如图１所示 钻孔施工是在掘进掌面陷落柱边缘进行布孔探 测，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３个，钻孔施工根据陷落柱所在区 域等高线及预测的陷落柱边缘来预定钻孔方位及倾 角、孔深，从探眼具体施工所揭露情况进行分析，再 次补孔从而确定所掘巷道陷落柱前后煤层高差，进 而确定巷道施工坡度，送腰线施工。根据Ｘ，。陷落 柱所在区域等高线预测此陷落柱前后煤层呈上山趋 势。钻孔参数见表１，钻孔布置如图２所示。 ２．２施工方法及施工工艺 ２．２．１ ＩＸ１２２６巷正常巷道施工方法及支护 ２施工概述 本文以ＩＸ１２２６巷通过陷落柱ｘ： 为例进行阐述 施工过程。 收稿日期：２０１５ ４２５－２０ ＩＸ１２２６巷断面规格为毛宽４．２ ｍ，净宽４．０ ｍ： 毛高２．２ ｍ，净高２．１ ｍ的矩形断面。采用掘支单 作者简介：侯艳文（１９８５一），男，山西盂县人，助理工程师，从事生产技术工作。 ３９ ２０１５年９月 侯艳文：回采巷道掘进过岩溶陷落柱施工技术 第２４卷第９期 行，一次成巷的作业方式，掘一排、支护一排，施工采 用ＥＢＨ一１２０型悬臂式掘进机割煤，配备ＱＺＰ一１６０ 型装载机（一部），ＳＤＪ一８０型胶带输送机（两部）组 成综合机械化掘进系统。 表１钻子Ｌ参数 孔号 尹方向 设 巢 ， 陷落柱 ； 图２ ＩＸ１２２６巷前方陷落柱探测钻孔布置 顶板支护采用锚网梁支护。锚杆采用Ｄ２０ ｍｍ 左旋无纵筋螺纹钢筋，长度为２．０ ｍ，钢筋托梁型号 为ＳＢ一１６—３７００—４，采用１０号铁丝编织而成的菱 形金属网护顶，锚杆排距１．２ ｍ，间距１．２ ｉｎ，每排布 置４根锚杆，每隔３．６ ＩＴＩ在巷道中央布置一根锚索 进行补强支护。 巷帮支护采用单体锚杆支护。锚杆采用Ｄ１８一 Ｍ２０—１６００ ｍｍ的金属树脂锚杆，锚杆排距１．２ Ｉｎ， 距顶０．４ ｍ，锚杆间距０．９ ＩＴＩ，起锚高度０．９ １ＴＩ。锚 杆支护如图３所示。 ＝８．４０ ｍ ｓ蝈＝９．２４ ｍ 图３ 原正常巷道断面支护示意（ｍｍ） ２．２．２ ＩＸ１２２６巷过陷落柱施工方法及支护 １） 掌面在４０８．１ ｍ处左帮揭露陷落柱，掌面 ４０ 中部及右帮有正常煤层时，施工先沿煤层顶板继续 向前掘进，将顶板随平，当掌面完全为陷落柱时停掘 封帮，钻探队进行探测。 ２） 陷落柱区域巷道规格改为：上宽４．０２ ｍ， 下宽４．６２ ｍ，高２．２７ ｍ的梯形断面。在刚揭露陷 落柱至掌面完全为陷落柱区域，掘进按原有规定排 距１．２ ｍ及原有支护形式进行施工，并套Ｕ２５型可 缩性金属梯形棚进行加强支护．棚距１．０ ｉｎ。金属梯 形棚可滞后掌面２．０ Ｉｎ架设。 ３） 当掌面全断面揭露陷落柱后。工作面停 掘，退机组１０ １１３，顶帮部支护跟至掌面并对掌面进 行挂网，打注３根单体液压柱进行封帮、护顶。 ４） 安排钻探队对陷落柱进行探测，根据钻探 探测结果，按坡度为２。上山进行送腰线。 ５）施工队组按所送中、腰线掘进施工，构造 处底板要与之前底板随平。施工时若巷道岩性较软 时，采用机组掘进施工，当工作面岩体绝大部分夹有 石灰岩等岩性较硬时．超出掘进机截割硬度范围的， 采取全断面爆破掘进施工，若部分矸体较硬时，采取 局部放震动炮后机掘施工。 ６） 施工采用掘一排、支护一排，架金属梯形 棚联锁金属网支护形式，金属梯形棚紧跟掌面架设， 最大控顶距不大于１．４ ｒｎ，最小控顶距不大于０．６ ｍ （最小控顶距太小，影响吃刀）。 ７）架设金属梯形棚规格：上口净宽３．７ ｒｆｌ，下 口净宽４．３ ｉｎ，净高２．１ Ｉｎ，扎角３００ ｍｍ。所用金属 棚梁为净口长度３．７ ｉｎ的１２号矿用工字钢梁，Ｕ２５ 金属可缩性组合棚腿，金属拉杆套棚（１．０ １１３．排距） 采用Ｄ１６ ｍｍ ｘ ９２０ ｍｍ，直接架棚（０．８ ｍ排距）采 用Ｄ１６ ｍｍ ｘ ７２０ ｍｍ。所有施工棚梁的顶帮部均采 用不小于１ ２００（１ ５００）ｍｍ ｘ １００ ｍｍ Ｘ ５０ ｍｍ的红 松背板、木楔背紧背实，顶上５块均匀布置，距棚梁 上１：３ ３５０ ｍｍ，间距７５０ ｍｍ。背帮２ Ｘ ３块，两帮上 排背板距棚１：３４００ ｍｍ．背板间距６５０ ｍｍ，下排背板 距底板５００ ｍｍ，搭接不小于２００ ｍｍ。若在掘进中， 顶板出现坑洼或冒落大于１５０ ｍｍ时，可采用板梁、 道木进行勾顶．确保背紧背实。架棚支护如图４所 示。 ８） 施工工艺流程：交接班安全检查一打眼一 装药、爆破一安全检查、找掉一机组截割（出煤、 矸）一临时支护一挖柱窝（实底）一竖腿一上梁（背 帮勾顶）。 临时支护方式采用放置在机组托梁器内的棚梁 升起接触顶板进行临时支护，在临时支护时，事先将 已展开的顶网与前排永久网片连接３～５处，放置在 棚梁上方，一起随梁支护。 （下转第４７页） 杨 青：ＺＦ８５００／２２／４２液压支架顶梁焊接防变形工艺 第２４卷第９期 缝后纵焊缝；先短焊缝后长焊缝；先铰接孔处立筋再 别处立筋，交错与对称相互应用、起弧与收弧要错 开、起弧与收弧要避开拐角处及三项应力处、铰接孔 处及无盖板立筋顶部及各拐角处要包头包角。 焊缝较短时，不得长时间在一个位置焊接，应交 替进行．焊道层间温度不大于２５０ ｃＩ＝；焊缝较长时， 各道次接头不允许处于同一截面，不允许分段成型。 焊缝各道次接头错开距离不小于３０ ｍｍ（呈梯 应用于顶梁四条主筋有规律布置的位置焊缝；即在 焊接主筋于底板时成“ｚ”形上下间隔，从同一方向 焊接，如图１所示。 ３） 包围与辐射相结合的焊接方法。即：先焊 接顶梁铰接孑Ｌ处立筋．紧接着再焊接中心部位立筋 （也可称为“回”字形焊接），然后再按“Ｘ”形梯式交 错焊接方法从上部（指顶梁横立起）铰接孔处开始 焊接，直至将立筋焊完，可称之为辐射完成；焊接主 筋要采用“ｚ”字形焊接方法．焊接完一道主筋，间隔 一形）。层间及时清渣处理，焊缝道问沟槽不大于 １．５ ｍｍ。工件同一摆放位置，必须焊完一道后再焊 下一道。 道，同上从同一方向焊接另一主筋，同样道理直至 将主筋焊完（以上均指打底焊接，焊接其余各遍均 按同样顺序）。顶梁打底焊接完成后，开始焊接背 ３．２具体焊接方法及焊接顺序 １） “ｘ”字形梯式交错焊接方法。此方法主要 板，直至背板焊接完成后再焊接其余各遍焊缝（见 图１）。 应用于顶梁所有立筋有规律布置的位置焊缝；即在 焊接立筋时成“Ｘ”形左右间隔、上下交错焊接，如图 １所示 ４结语 影响变形的因素很多．针对不同的结构件和不 同的材质焊接，应该具体分析，采用不同的防变形工 艺，例如在对点的时候加支撑，通过反变形等来预防 变形的出现。 参考文献： ［１］ 王洪光．实用焊接工艺手册［Ｍ］．北京：化学工业出版 社．２０１０． １一铰接孔处立筋（首先要焊接部位）；６ｌ一中心部立筋（第二步要 焊接处），双点划线所成的ｘ形为第三步要焊接处，即辐射焊接； ［２］ 陈裕川．焊接工艺评定手册［Ｍ］．北京：机械工业出版 社．２０００． ｎ 、ｎ 一所成的ｚ字形为主筋焊接顺序 图１顶梁焊接顺序示意 ［责任编辑：路方］ ２） “Ｚ”字形梯式交错焊接方法。此方法主要 （上接第４０页） 组截割时，可采取干打眼和不开喷雾，控制电机冷却 水，控制工作面积水。下坡方向通过陷落柱时，需距 掌面一定距离横跨巷道挖水沟，掘小水仓，及时排 水，防止流向工作面。 ３） 由于陷落柱岩石软硬不一，很难确定合理 的炮眼布置方法及爆破参数。造成爆破后的岩石大 小不一。掘进机出矸时。绊链严重［１］。在陷落柱构 造较大时，利用耙斗装岩机出矸，提高出矸效率。 Ｓ￣＝８．４０ ｍ ５ ９，８１ ｉ＇ｉ１ ４） 过陷落柱期间，爆破作业后掌面处经常出 图４架棚巷道断面支护示意（ｍｍ） 现棚歪、棚倒现象，为防止此种情况，减少修棚危险， 需采取防崩棚措施。在距工作面不小于１０ ｍ，距棚 梁下沿１ ｍ处，打Ｌ型防倒装置。防倒装置使用 ３存在的问题及解决方案 １） 期间因探测孔瓦斯较大，爆破前需使用炮 Ｄ３０ ｍｍ×１ ０００ ｍｍ的圆钢制成。打人巷帮深度不小 泥封堵，防止瓦斯增大。 于６００ ｍｍ，防倒装置逐架前移，保证距掌面不小于 ２） 工作面打炮眼水及机组喷雾、电机冷却水 １０ ｍ。坡度较大上山施工时，采用棚梁连锁防倒，顺 造成工作面矸体粘性增大，卧机组现象频繁，针对陷 巷道用大链、铁道与棚梁连锁。 落柱含丰富泥岩的矸体，掘进时粉尘较少，打眼及机 （下转第９５页） ４７
