開(kāi)采上限復(fù)雜地質(zhì)條件下探巷掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：探巷掘進(jìn)可以獲取精準(zhǔn)的煤層地質(zhì)資料，為布置采煤工作面提供可靠的依據(jù)，探巷的布置應(yīng)充分考慮為采區(qū)生產(chǎn)服務(wù)，合理地安排和選擇探巷施工順序和施工方法，對(duì)加快探巷掘進(jìn)速度、縮短工期具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：探巷掘進(jìn)；開(kāi)采上限；探眼施工；錨網(wǎng)支護(hù)

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0094-02

龍東煤礦西一探煤上山用于探明西一采區(qū)3#皮帶巷與防水煤柱線之間的原煤儲(chǔ)量，為布置采煤工作面提供可靠的依據(jù)。該巷道靠近開(kāi)采上限施工，地質(zhì)條件復(fù)雜，附近僅有78#鉆孔可供參考，現(xiàn)有資料無(wú)法分析地質(zhì)條件變化情況，需采用邊探邊掘的施工方法。西一探煤上山設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為451.2m，分為兩段施工，第一段為探Ⅰ巷道，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為265.2m，沿煤層頂板掘進(jìn)；第二段為探Ⅱ巷道，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為186m，沿煤層底板施工。巷道斷面為矩形，毛寬4.2m，毛高2.5m，采用光面鉆爆法掘進(jìn)，錨網(wǎng)（索）支護(hù)，使用P-60B型耙裝機(jī)配合SGW-40刮板機(jī)及DSJ-150皮帶出煤，掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺1.8m，三班連續(xù)作業(yè)。

1 地質(zhì)基本情況

1.1 地理位置

西一探煤上山位于龍東煤礦西一采區(qū)的東南側(cè)，西南以F孫斷層為界，東北方向與F12斷層相鄰。該巷道西北為西一軌道下山，東北靠近防水煤柱線，東南靠近上限及煤層露頭，西南臨近西一進(jìn)風(fēng)大巷。從78#鉆孔資料中分析，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中部煤層含1～2層夾矸，厚度為0～2.1m，巖性為泥巖和砂質(zhì)泥巖，對(duì)掘進(jìn)影響較大。煤層為7層煤，煤層厚度變化較大，厚度為2.0～7.1/4.96m，煤層傾角18°～24°/21°，屬于瓦斯煤層，煤層容易自燃，煤塵爆炸指數(shù)為38.37%，具有爆炸性。

1.2 水文地質(zhì)情況

F12正斷層巖層裂隙較為發(fā)育，局部有砂巖裂隙淋滴水現(xiàn)象發(fā)生，最大涌水量30m3/h，正常涌水量3m3/h。

1.3 鉆孔情況

該面附近共有1個(gè)鉆孔，即78#鉆孔，為封孔合格

鉆孔。

2 巷道布置

2.1 巷道布置方案

探Ⅰ巷道從T1點(diǎn)開(kāi)始施工，首先沿水平施工45m巖巷，揭露FW19-2斷層（∠70°H=10m）后，沿煤層頂板上山掘進(jìn)至T10點(diǎn)，再向前穿層掘進(jìn)施工20m平巷，作為探Ⅱ巷道的開(kāi)窩點(diǎn)及上部車場(chǎng)。探Ⅰ巷道掘進(jìn)至T11點(diǎn)向前22m處，迎頭已穿過(guò)預(yù)計(jì)F12斷層位置3.0m，仍未發(fā)現(xiàn)該斷層，由于該位置巷道頂板標(biāo)高為-210.15m，接近西一采區(qū)開(kāi)采上限標(biāo)高-210m，因此停止向前掘進(jìn)。探Ⅰ巷道在掘進(jìn)過(guò)程中共揭露七條斷層，斷層落差在0.3～10m之間，對(duì)巷道掘進(jìn)影響很大，造成巷道有一定的起伏，走向角度平均為20°。探Ⅱ巷道從探Ⅰ巷道T11點(diǎn)左幫開(kāi)窩掘進(jìn)，與探Ⅰ巷道夾角90°，沿F12斷層方向掘進(jìn)，先穿層施工12m平巷，再沿煤層底板施工174m至煤層露頭變薄帶，此工程結(jié)束。探Ⅱ巷道煤層厚度變化較大，煤層最大傾角為21°，走向角度變化在-8°～6°之間，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層較松軟，頂板及煤壁局部有剝離和滴水現(xiàn)象。巷道布置具體見(jiàn)圖1所示：

圖1 巷道平面布置

2.2 巷道支護(hù)方式

2.2.1 采用錨網(wǎng)（索）支護(hù)方式，隔一排施工兩根錨索，位于第二、四根錨桿位置，設(shè)計(jì)使用錨索長(zhǎng)度6.2m，頂煤超過(guò)4.5m時(shí)改用8m錨索支護(hù)，確保錨索錨入穩(wěn)定巖層不小于1.5m。

2.2.2 頂板兩肩窩錨桿及兩幫肩窩錨桿使用異型托盤(pán)進(jìn)行支護(hù)。

2.2.3 錨桿（索）間排距為900×900mm。

2.2.4 頂部金屬點(diǎn)焊網(wǎng)對(duì)接或壓茬，壓茬時(shí)不超過(guò)三扣，接茬處用14#鐵絲，隔扣相聯(lián)。頂網(wǎng)與幫網(wǎng)壓茬不小于100mm，壓茬處采用“三星”聯(lián)網(wǎng)，幫網(wǎng)與幫網(wǎng)長(zhǎng)邊壓茬不小于100mm，“三星”聯(lián)網(wǎng)，短邊用穿條相連。

3 掘進(jìn)技術(shù)管理

3.1 探眼施工

掘進(jìn)迎頭采用幫錨桿機(jī)、風(fēng)煤鉆小鉆具探測(cè)斷層位置，1號(hào)探眼布置在迎頭中間位置，巷道頂板下1.2m處，以大于煤層傾角5°角開(kāi)孔，沿巷道走向鉆進(jìn)，該孔超前迎頭距離不小于10m。2號(hào)探眼布置在巷道右?guī)晚敯逑?.5m位置，以煤層走向20°仰角垂直巷道鉆進(jìn)10m終孔，每10m施工一個(gè)2號(hào)探眼，用于探明探Ⅱ巷道與F12斷層的準(zhǔn)確位置，并做好標(biāo)記。根據(jù)探眼鉆探情況，及時(shí)分析地質(zhì)構(gòu)造情況，調(diào)整巷道層位，為下一步施工提供可靠的依據(jù)，并分析掘進(jìn)迎頭水文地質(zhì)情況，為采取探放水措施提供依據(jù)，以防水害的發(fā)生。

3.2 三岔門(mén)加固

探Ⅱ巷道開(kāi)窩前對(duì)三岔門(mén)進(jìn)行加固，采用6m錨索、錨桿及鋼板帶進(jìn)行框架式加固，鋼板帶首尾相連成一個(gè)整體，錨索從開(kāi)窩巷道中線向兩側(cè)打，隔一根錨桿打一根錨索，鋼板帶要超出整個(gè)開(kāi)窩斷面前后各1m。

3.3 臨時(shí)支護(hù)

使用3根2.6m長(zhǎng)的2寸鋼管，一端使用特殊加工的帶螺紋孔的掛鉤吊掛在最靠近迎頭一排錨桿第二、三、四根錨桿下方，第二、四根錨桿位置是錨索時(shí)，后退一排吊掛在第二、四根錨桿下方，用鋼管將金屬點(diǎn)焊網(wǎng)及鋼帶托起，另一端伸入煤壁不小于0.3m，前探梁上方用厚木板配合木楔將頂封好。當(dāng)頂板破碎采用正常臨時(shí)支護(hù)無(wú)法控制頂板穩(wěn)定時(shí)，采用水單體及木板對(duì)空頂區(qū)域進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

3.4 過(guò)斷層施工

3.4.1 執(zhí)行一炮一錨施工方式，循環(huán)進(jìn)尺控制在0.9m，頂板未支護(hù)之前最前排錨桿距迎頭空頂距不超過(guò)1.2m，支護(hù)完畢后最前排錨桿距迎頭空頂距不超過(guò)0.3m。

3.4.2 斷層帶內(nèi)煤質(zhì)松軟采用放小炮預(yù)留斷面爆破方法，嚴(yán)格控制裝藥量，裝藥量減少1/2，采用分次打眼分次裝藥爆破。頂板向下0.5m、幫向內(nèi)0.3m范圍內(nèi)不布置炮眼，放炮后采用手鎬或風(fēng)鎬刷至斷面尺寸。

3.4.3 迎頭放炮后幫部永久支護(hù)必須緊跟到迎頭，掌子面破碎時(shí)，打木錨桿進(jìn)行錨固，防止迎頭片幫。

3.4.4 斷層區(qū)域內(nèi)的錨索長(zhǎng)度不小于6.0m，錨索垂直于頂板避開(kāi)斷層面，錨索施工在斷層前后2m范圍內(nèi)，錨索保證錨穩(wěn)定在巖層中不小于1.5m。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）探巷的布置應(yīng)充分考慮為采區(qū)生產(chǎn)服務(wù)，西一探煤上山設(shè)計(jì)作為采煤工作面回采巷道，應(yīng)滿足回采巷道的要求。探Ⅰ巷道設(shè)計(jì)為采煤工作面的聯(lián)絡(luò)巷，結(jié)合煤層厚度及斷層情況，巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，頂板穩(wěn)定，比較容易施工，巷道在煤層中掘進(jìn)，巷道起伏不會(huì)太大，有利于頂板及運(yùn)輸安全管理。探Ⅱ巷道設(shè)計(jì)為采煤工作面的材料道，為了滿足放頂煤采煤工作面的要求，巷道應(yīng)沿煤層底板掘進(jìn)，以保證高效回收煤炭資源。探Ⅱ巷道煤層厚度在3.0m以下時(shí)，考慮到煤層比較松軟，煤層與頂板結(jié)合不實(shí)，頂煤容易垮落，不利于頂板安全管理，可以考慮沿煤層頂板掘進(jìn)，巷道左幫為采煤工作面，回采時(shí)最多有0.5m的破矸量，對(duì)回采影響不大。當(dāng)煤層厚度大于3.0m時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整層位沿煤層左幫底板掘進(jìn)。

（2）探Ⅱ巷道沿煤層頂板掘進(jìn)時(shí)，煤層最大傾角21°，造成巷道右?guī)透哌_(dá)4.0m，右?guī)捅仨氃黾右慌佩^桿，并且兩幫錨桿緊跟迎頭，以防片幫傷人。由于右?guī)透叨容^高，肩部錨桿施工比較困難，巷道右?guī)偷母∶翰粦?yīng)出得太多，爆破后巷道高度保證在2.2m左右比較合適，作業(yè)人員較為方便施工，先施工三排錨桿，浮煤出干凈后，施工第四排錨桿，空幫高度在1.8m以下，有利于作業(yè)人員安全。

（3）探巷掘進(jìn)，斷層情況不明確，應(yīng)按照邊探邊掘、長(zhǎng)探短掘的原則進(jìn)行探眼施工，探測(cè)斷層情況。迎頭鉆孔應(yīng)大于煤層傾角5°角在迎頭中間位置開(kāi)孔，當(dāng)煤層走向?yàn)樯仙交蛳律綍r(shí)，一般施工18m探眼可以探測(cè)到頂板巖石，有利于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)煤層走向及斷層情況作出判斷。根據(jù)探眼鉆探情況，及時(shí)分析地質(zhì)構(gòu)造情況，調(diào)整巷道層位，避免巷道有大的起伏，為回采創(chuàng)造良好的條件。

（4）靠近開(kāi)采上限掘進(jìn)，應(yīng)時(shí)刻注意測(cè)量巷道標(biāo)高，不能超開(kāi)采上限施工，接近開(kāi)采上限時(shí)，應(yīng)停止作業(yè)或調(diào)整巷道層位施工，以防超開(kāi)采上限掘進(jìn)。

（5）隨著龍東煤礦開(kāi)采進(jìn)度的加大，探巷掘進(jìn)顯得尤為重要，探巷的布置應(yīng)充分考慮為采區(qū)生產(chǎn)服務(wù)，西一探煤上山的設(shè)計(jì)施工應(yīng)滿足回采巷道的要求。在開(kāi)采上限復(fù)雜地質(zhì)條件下探巷掘進(jìn)應(yīng)采取邊探邊掘的作業(yè)形式，根據(jù)探眼鉆探情況，分析地質(zhì)構(gòu)造情況，調(diào)整巷道層位，以確保探巷與回采巷道能合二為一，該探巷掘進(jìn)技術(shù)的研究與應(yīng)用，為復(fù)雜地質(zhì)條件下探巷施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，在煤礦同類條件下，具有很高的推廣價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：張雨（1975—），男，中煤集團(tuán)大屯公司龍東煤礦掘進(jìn)區(qū)隊(duì)工程師。

（責(zé)任編輯：文 森）