閆 偉
(山東礦業(yè)管理集團天元安裝公司,山東 新汶 271221)
大傾角下山掘進安全施工工藝研究及應(yīng)用
閆 偉
(山東礦業(yè)管理集團天元安裝公司,山東 新汶 271221)
本文重點介紹了魯新煤礦礦井地貌及設(shè)計,分析了礦井復(fù)雜的地質(zhì)條件。重點研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下較大傾角下山掘進安全施工工藝研究及應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟效益,該施工工藝在全礦得到了普遍推廣。
大傾角;下山掘進;安全施工工藝;研究及應(yīng)用
魯新煤礦位于錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)東北20km,行政區(qū)劃隸屬錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)管轄。井田走向長10.5km,傾斜寬3.8km,井田面積28.61km2。
礦區(qū)位于錫盟、興安盟和通遼市結(jié)合部,西北距國家二類陸路口岸珠恩嘎達布其150km,南距霍林河礦區(qū)大型露天煤礦及霍林郭勒市30km、距通(遼)—霍(林河)鐵路90km,東與全國著名旅游療養(yǎng)城市阿爾山市相距約200km,東北距白(城)—阿(阿爾山)鐵路140km。
礦井布置主、副、風(fēng)三個立井,主井擔(dān)負(fù)整個礦井的煤炭提升并少量進風(fēng),副井擔(dān)負(fù)整個礦井的輔助運輸及進風(fēng),風(fēng)井為專用回風(fēng)井。
井筒設(shè)計凈直徑Ф5.0m,井口設(shè)計永久標(biāo)高為+872.5m,井筒全深為310m,井筒凈斷面面積19.625㎡。井筒的表土段及基巖風(fēng)化帶均采用凍結(jié)法施工,凍結(jié)段深度178m,為雙層井壁,內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壁厚均為400mm;基巖段均采用普通鉆爆法施工,為素混凝土支護,支護厚度為500mm。
井筒設(shè)計凈直徑Ф7.0m,井口設(shè)計永久標(biāo)高+872.5m,井筒全深為333.633m,井筒凈斷面面積38.465㎡。井筒的表土段及基巖風(fēng)化帶均采用凍結(jié)法施工,凍結(jié)段深度271m。其中5m~160m內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壁厚均為500mm;160m~210m內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),外壁為500mm,內(nèi)壁為750mm;210m~263m外壁為單層、內(nèi)壁為雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),外壁為500mm,內(nèi)壁為750mm;263m~271m為四層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壁厚為1250mm?;鶐r段均采用普通鉆爆法施工,271m~288m為三層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壁厚為950mm;288m~306.5m為雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壁厚為750mm;306.5m~333.633m為素混凝土支護,支護厚度為500mm。
風(fēng)井井筒技術(shù)特征
井筒設(shè)計凈直徑Ф6.0m,井口設(shè)計永久標(biāo)高為+872.5m,井筒全深為310.5m。井筒松散層采用凍結(jié)法施工,為鋼筋混凝土雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu),基巖段采用爆破法施工,為單層素砼、局部雙層鋼筋砼結(jié)構(gòu)。凍結(jié)段深度187m,其中8~174m井壁厚950mm,外壁為500mm,內(nèi)壁為450mm,174~192m井壁厚度600mm;192m以下基巖段井壁厚度600(700)mm。
反上山聯(lián)絡(luò)巷是反上山二段聯(lián)絡(luò)斜巷,因反上山掘進期間發(fā)生導(dǎo)水冒頂后更改掘進方案的一條巷道,一開始自下而上按傾角20度上山掘進,因揭露含水砂礫層,頂板支護困難,停掘注漿進行疏放水,因施工難度大,改為自上而下下山掘進貫通。
根據(jù)反上山聯(lián)絡(luò)巷下段掘進實際情況,上段掘進期間依然會遇到含水砂礫層,屆時頂板支護依然困難,有冒頂危險,能否安全貫通是我們面臨的較大問題。
巷道布置在11層煤層及底板巖層中,底板巖性為粉砂巖、砂礫巖,層理發(fā)育、裂隙發(fā)育、質(zhì)軟,膠結(jié)程度差,下部12層煤頂板為砂質(zhì)泥巖,巷道開門60米將揭露落差7米的斷層,砂巖(砂礫巖)富水性強,并且斷層導(dǎo)水,屆時,工作面會出現(xiàn)滲水、滴水、淋水等情況。
(1)循環(huán)進度:縮小循環(huán)進度不大于1.0米,減少頂板暴露懸吊的距離,縮短頂板支護的時間,及時有效的支護頂板;
(2)出矸:鑒于迎頭有淋水,并且下山掘進,迎頭容易積水,決定不使用扒裝機扒裝出矸,采用人工裝矸,一次只提升一個翻斗車;
(3)放炮:鑒于迎頭頂板破碎,放炮時只放迎頭底部,上部采用人工使用風(fēng)鎬剔除的方式達到設(shè)計斷面要求,防止放炮誘發(fā)掉頂;
(4)運輸管理:嚴(yán)格執(zhí)行下山提升時迎頭撤人制度,防止人為因素造成的跑車、掉道事故造成重大傷亡事故;
(5)支護:工作面頂板巖性為砂巖(砂礫巖)時以及頂板出現(xiàn)淋水時,及時架U型棚配打設(shè)超前導(dǎo)管(管棚支護)加強支護,棚跟迎頭,并且對棚頭、兩側(cè)棚腿采用錨桿加固放倒措施;另外,頂板及其破碎時采用了鋪雙層網(wǎng)護頂,棚距由0.8米縮小到0.5米;
(6)迎頭積水的處理:迎頭安設(shè)風(fēng)泵一臺,在迎頭以上巷道右?guī)屯谠O(shè)專門蓄水池,蓄水池內(nèi)安設(shè)潛水泵一臺,采用接力排水的方式,確保迎頭積水在最短時間內(nèi)排走,另外,在迎頭以上巷道底板挖設(shè)攔水溝,防止上方淋水流入迎頭;
(7)特殊措施:局部巷道掘進中,超前導(dǎo)管很難打設(shè),現(xiàn)場采取了用廢舊釬子代替導(dǎo)管的方式,確保了及時加固巷道圍巖的作用。
5.1 社會效益
使用該安全施工工藝,確保了巷道安全施工,杜絕了冒頂事故及人身事故的發(fā)生,也保障了礦井的正常建設(shè)順序,如果一旦發(fā)生冒頂事故,導(dǎo)致該巷道無法貫通,那么要重新修改方案,重新補打一條巷道,將會給礦井建設(shè)帶來巨大的經(jīng)濟損失,也會延誤礦井的建設(shè)投產(chǎn)時間。
5.2 經(jīng)濟效益
(1)節(jié)省工傷賠償,按國家規(guī)定,煤礦發(fā)生一起死亡事故支付撫恤金30萬元;
(2)杜絕安全罰款,季度內(nèi)出現(xiàn)死亡罰礦井1000元∕人,共,11.4萬元;
(3)減少安全事故風(fēng)險損失25.65*20﹪=5.13萬元;
(4)季度內(nèi)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化達到一級,集團公司獎勵4萬元;
(5)避免重新補掘1條巷道:節(jié)省資金1.68*120=201.6萬元;以上合計創(chuàng)造經(jīng)濟效益:252.13萬元。
閆偉(1982—),男,學(xué)歷,助理工程師,從事煤礦工程技術(shù)研究。