厚煤層大傾角高位鉆場施工技術(shù)研究

任前程,武慶志,徐 敏

(淮北礦業(yè)集團(tuán)公司青東煤業(yè),安徽淮北,235000)

厚煤層大傾角高位鉆場施工技術(shù)研究

任前程,武慶志,徐 敏

(淮北礦業(yè)集團(tuán)公司青東煤業(yè),安徽淮北,235000)

針對(duì)某礦833風(fēng)巷高位鉆場施工地點(diǎn)煤層較厚且傾角大、煤層賦存條件復(fù)雜的實(shí)際，依照實(shí)際探查的地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)合理可行的高位鉆場施工方案和安全措施。實(shí)現(xiàn)了大傾角巷道高位鉆場的撥門施工，對(duì)該礦井其它地點(diǎn)的鉆場施工有著重要的借鑒意義。

厚煤層;大傾角;高位鉆場

0 前言

為了預(yù)防采面回采過程中出現(xiàn)瓦斯超限，杜絕發(fā)生瓦斯事故，滿足瓦斯抽排需要，需在833風(fēng)巷內(nèi)施工高位鉆場。

833風(fēng)巷長度533m（斜距），沿8煤底板施工，施工方位角198°20′，該區(qū)域煤層傾角平均22°（局部高達(dá)30°），平均煤厚4.5m；巷道凈寬×凈高=4600×3340mm，采用U29型棚作為永久支護(hù)。833風(fēng)巷高位鉆場施工地點(diǎn)巷道傾角23°，煤巖層傾角15°，煤厚5m,支護(hù)條件完好。

1 工程概況

青東煤業(yè)水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜類型，礦井工程地質(zhì)類型為層狀碎屑巖類復(fù)雜型，斷層多且復(fù)雜多變。

833風(fēng)巷高位鉆場施工地點(diǎn)支護(hù)條件完好,巷道傾角23°，煤厚5m，8煤直接頂為1.6m的泥巖，老頂為3m的泥質(zhì)砂巖；直接底為1.2的泥巖，老底為2.5m的鋁質(zhì)泥巖。

2 高位鉆場施工方案

(1)巷道撥門

撥門位置：撥門中為F21點(diǎn)前20m（平距）。

撥門施工：撥門前在撥門處頂板與鉆場對(duì)側(cè)各打4m的錨索梁一道，并架設(shè)木垛和挑棚。對(duì)鉆場兩幫各5棚及對(duì)側(cè)的棚腿打鎖腿錨桿進(jìn)行加固。對(duì)鉆場上幫第一棚棚腿加短腿（短腿長度1.2m,扎角78°，搭接400mm,搭接處使用3付卡纜）。然后摘除原U棚腿扶設(shè)工字鋼抬棚施工斜巷。工字鋼抬棚規(guī)格為：棚梁×棚腿=2400mm×2400mm，扎角78°，抬棚睡度15°。撥門后調(diào)向采用工字鋼棚支護(hù)，規(guī)格為：棚梁×棚腿=2400mm×2400mm，扎角78°。

(2)斜巷(通道）施工：扶抬棚后按方位角108°（垂直于833風(fēng)巷），18°上山施工，施工10.5m（平距）后變平巷施工鉆場。斜巷煤巷段采用木棚支護(hù)（平距6m），木棚使用直徑不小于180mmm的圓木，梁長×腿長=2200mm×2200mm,扎腳為80°，凈高為2.0m，柱窩深度200mm，棚距500mm，木棚采用竹笆片進(jìn)行腰幫過頂；通道穿過煤層后采用錨網(wǎng)噴支護(hù)（平距4.5m）,斷面為直墻半圓拱型，凈寬×凈高=2800mm×2700mm；采用Φ22mm，L=2400mm錨桿配合鋼網(wǎng)支護(hù)，噴漿厚度50mm，噴漿強(qiáng)度C20；斜巷由木棚支護(hù)變?yōu)殄^噴支護(hù)時(shí)采用2m的復(fù)合支護(hù)。上山度數(shù)大，為確保行人安全面向迎頭左幫鋪設(shè)木梯，并在距底板1.2m處綁扎一道大繩助行。

(3)鉆場施工：斜巷施工到位后按方位角108°變平施工鉆場5m，鉆場斷面為直墻半圓拱型，規(guī)格為凈寬×凈高×凈深=5000mm×3200mm×5000mm，鉆場采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)，噴厚50mm，噴漿強(qiáng)度C20，錨桿間排距800 mm×800mm，錨桿規(guī)格為Φ22mm，L=2400mm，錨 索間排距1500 mm×1500mm。錨索規(guī)格為YMS17.8/6.3-1860，錨索托盤規(guī)格為300 mm×300mm，錨桿、錨索要均勻布置。鉆場頂板距7煤底板法距≮7m。

(4)巷道撥門處頂板為8煤，煤層松散，撥門前注水以改變煤的物理力學(xué)性質(zhì),超前固化頂板，減少煤塵的產(chǎn)生,減少?zèng)_擊地壓、煤與瓦斯的突出危險(xiǎn)性。鉆場平剖面圖如圖1所示。

圖1 ：鉆場平剖面圖

3 高位鉆場施工技術(shù)要求

3.1 架棚支護(hù)

⑴超前支護(hù)：頂板煤層破碎較難控制時(shí)采用木撞楔、金屬撞楔、大板超前管理頂板，木撞楔采用50mm方木加工而成，長度1600mm，撞楔間距不大于200mm，棚棚打設(shè)與巷道呈8-10°扎角，（根據(jù)頂板條件，適當(dāng)調(diào)整撞楔間距）。撞楔與注水相互配合超前管理頂板。

⑵臨時(shí)支護(hù):巷道架棚時(shí)采用2根前探梁做臨時(shí)支護(hù)。前探梁采用長4.0m的11號(hào)礦用工字鋼加工，每根前探梁要用三道大鏈鎖固，尾部設(shè)留繩，在其上放上梁并過頂，以起臨時(shí)支護(hù)作用。

⑶永久支護(hù)采用圓木棚支護(hù)，木棚間采用木棚撐，使用竹笆片腰幫過頂。木棚要設(shè)置牙頦，肩窩和壁后要背嚴(yán)實(shí)。

⑷木棚采用拉條固定為一個(gè)整體，拉條采用厚度30mm寬度200mm的優(yōu)質(zhì)大板加工而成，每棚釘拉條6根，棚梁在距中線1200mm位置分別釘一根，兩側(cè)棚腿在距底板300mm及1800mm位置處分別釘一根。

(1)臨時(shí)支護(hù)：采用帶帽點(diǎn)柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。點(diǎn)柱間排距不大于1.5m，不小于1m，點(diǎn)柱上部要帶帽，下部打在實(shí)底上，無法打在實(shí)底上時(shí)要穿鞋，錨桿緊跟迎頭后，點(diǎn)柱方可拆除。

(2)永久支護(hù)：

①錨桿規(guī)格：Φ22mm，L=2400mm；錨桿眼位按線布置，錨桿株排距為800mm×800mm，株排距允許誤差-100～+100mm；錨桿每孔用2卷Z2550樹脂錨固劑，錨固力不小于80KN，扭矩不小于300N·m；外露10mm～40mm；錨桿布置方向應(yīng)與巷道輪廓線（或巖層主要層理面）垂直，其夾角不小于75°。

②金屬網(wǎng)規(guī)格：長×寬=1500mm×1000mm，采用自扣式連接，連接牢固可靠且緊貼巖壁。

③斷面為直墻半圓拱型，巷道凈高2700mm，允許誤差-50～+150mm，凈寬2800mm，允許誤差-100～+150mm。

④噴漿：設(shè)計(jì)噴厚50mm，要求不小于設(shè)計(jì)值的90%；設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20，要求不小于設(shè)計(jì)值。

⑤頂錨桿緊跟迎頭；底腳最下面一排錨桿距底板高度300mm，且角度與巷道呈25°下扎角。

⑥每根錨索用4卷錨固劑錨固（1卷K2550型和3卷Z2550型），先裝快速，后裝中速。樹脂錨固劑凝固1小時(shí)后，方可進(jìn)行張拉預(yù)緊上托盤工作。錨索托盤要緊貼巖面，預(yù)緊力80～100 KN；錨索外露不大于350mm，不小于150mm。

3.3 扶抬棚

3.2 錨網(wǎng)噴支護(hù)

(1)扶抬棚前對(duì)原U型棚進(jìn)行打錨索梁和架設(shè)井字型木垛加固。錨索梁在巷道中頂和撥門點(diǎn)對(duì)側(cè)肩窩處各打設(shè)一道，托梁必須托實(shí)加固范圍內(nèi)的所有U型棚梁，托不實(shí)的采用木楔接實(shí)確保其牢固有效，加固后打井字型木垛進(jìn)行扶抬棚。

(2)加固完畢方可摘除U型棚腿，摘除棚腿后加U型棚短接架設(shè)雙抬棚；抬棚梁長2400mm，腿長2400mm。抬棚梁要托實(shí)所有短接，托不實(shí)必須用墊板或木楔接實(shí)。抬棚腿必須焊夾板并栽在實(shí)底上，底板松軟棚腿必須穿鞋（鞋采用200×200×50mm的優(yōu)質(zhì)木料）。抬棚睡度15°。

(3)抬棚扶設(shè)好后，方可拆除木垛。然后并棚架設(shè)第一架木棚（梁長×腿長=2200×2200mm），第二架及其后的木棚均正常架設(shè)（棚間距500mm）。撥門點(diǎn)放大圖如圖2所示。

圖2 ：鉆場撥門點(diǎn)放大圖

4 高位鉆場安全技術(shù)措施

(1)對(duì)撥門點(diǎn)前后10米內(nèi)的電纜、信號(hào)線、風(fēng)水管路等進(jìn)行改造并使用大板配合舊皮帶進(jìn)行有效保護(hù)。

(2)執(zhí)行現(xiàn)場交接班和敲幫問頂制度。敲幫問頂要派有經(jīng)驗(yàn)的人員在有效的支護(hù)下用專用找頂工具進(jìn)行,并要有專人監(jiān)護(hù)。

(3)防片幫網(wǎng)固定方法：在端面施工固定眼，插入帶鉤鋼管固定防片幫網(wǎng)。固定眼深度不少于500mm，頂、幫固定點(diǎn)不少于20個(gè)；防片幫網(wǎng)中部采用2道鋼帶配合錨桿封山（距頂板1m和1.8m位置），鋼管必須牢固、可靠，防片幫網(wǎng)必須張緊，緊貼巖面，不得松散。

(4)皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁行人。

(5)過頂時(shí)，遞料人員要站在安全地點(diǎn)，過頂人員要穩(wěn)接穩(wěn)放，以防背板從頂板滑落傷人。

(6)放炮后，對(duì)崩倒、崩壞的支架應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。修復(fù)支架前，應(yīng)先清除危石、活矸，做好臨時(shí)支護(hù)；扶棚或更換支架，必須從外向里逐架依次進(jìn)行。

(7)施工期間，要強(qiáng)化錨桿施工質(zhì)量，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，杜絕錨桿穿皮、螺母松動(dòng)等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)不合格錨桿及時(shí)補(bǔ)打。頂錨桿緊跟迎頭，夠一排打一排，最大空頂距離不超過800mm。

(8)鉆場通道施工角度較大，為方便作業(yè)，防止矸石自溜，在距迎頭3m處使用1寸鋼管配合大板在巷道內(nèi)打設(shè)第一道作業(yè)平臺(tái)。鋼管底端深入底板不少于500mm，鋼管上端采用鐵絲與固定點(diǎn)扎牢；采用厚度≮50mm長度≮2700mm優(yōu)質(zhì)木板作為擋矸板，高度≮600mm，擋矸板居中放置，上端距頂板1500mm。在距第一道平臺(tái)3m處，使用直徑不小于1寸鋼管配合大板在巷道內(nèi)打設(shè)第二道作業(yè)平臺(tái)（第二道平臺(tái)的尾部斜交至溜槽上口方便出貨），鋼管上端采用鐵絲與固定點(diǎn)扎牢；下段深入底板≮200mm，采用厚度≮50mm長度≮2700mm優(yōu)質(zhì)木板作為擋矸板，擋矸板高度≮400mm，擋矸板居中放置，上端距頂板1900mm；在距第二道平臺(tái)3m處打設(shè)第三道平臺(tái)，平臺(tái)擋矸板高度≮400mm，下段深入底板≮200mm，采用厚度≮50mm長度≮2400mm優(yōu)質(zhì)木板作為擋矸板，擋矸板靠右側(cè)放置，上端距頂板2200mm。平臺(tái)隨迎頭推進(jìn)而交替前移，平臺(tái)之間形成階梯狀，面向迎頭靠左幫釘木梯方便行人。大板密排在鋼管上，大板與巷道呈70°角放置。

(9)斜巷角度較大，必須打設(shè)專用排矸道，封閉管理。溜矸道距中500mm靠左幫布置（面向迎頭），采用木點(diǎn)柱配合大板封閉。木點(diǎn)柱每2m布置一根，點(diǎn)柱生根要牢固可靠，頂部打在棚梁上，并采用扒釘配合10#鐵絲與木棚連為一體。為保證溜矸道的正常使用，矸石長度大于300mm的嚴(yán)禁直接進(jìn)入排矸道，必須破碎后方可進(jìn)入。為防止矸石滑至斜巷下口時(shí)飛起傷人，在斜巷下口溜矸道處鏈板機(jī)上300mm處采用寬度200mm厚度不小于30mm的大板封閉擋矸，封閉高度不小于1m，封閉寬度不小于1m。排矸道下口使用鋼網(wǎng)全封閉。

(10)在撥門下幫5m處，使用2根1.5m的礦用11#工字鋼配合大板在巷道內(nèi)打設(shè)擋矸板一道, 擋矸板高度≮1000mm，工字鋼下段深入底板≮500mm，采用厚度≮50mm，長度≮2400mm優(yōu)質(zhì)木板作為擋矸板，擋矸板與工字鋼之間要綁扎牢固。

(11)迎頭施工時(shí)所用的錨桿、釬子等材料工具如在斜巷內(nèi)放置必須橫向放置，防止斜巷內(nèi)自溜傷人。

(12)底板采取下底梁的方式防滑。底梁采用長2.5m的優(yōu)質(zhì)半圓木，間距1.5m均勻布置，并用厚度不小于30mm的大板固定為一個(gè)整體。

(13)錨索安裝時(shí)注意人員站位，不準(zhǔn)正面安裝錨索，防止錨索下竄傷人。

5 總結(jié)

(1)全煤段采用木棚支護(hù)，全巖段采用錨噴支護(hù)，煤巖段采用，架棚、錨噴復(fù)合支護(hù)。

(2)強(qiáng)化了大傾角厚煤層鉆場撥門點(diǎn)加固和頂板管理及其支護(hù)技術(shù)要求。

(3)給出了鉆場迎頭封山的具體要求。

(4)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，制定大傾角施工三級(jí)平臺(tái)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、溜矸道防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和底板防滑措施。

[1] 侯守道，高位鉆場頂板走向鉆孔抽放瓦斯技術(shù)在新集二礦的應(yīng)用[J].煤礦安全，2006，（04）：20～22.

[2] 魏勝田.高位鉆場穿層鉆孔預(yù)抽上覆被保護(hù)層瓦斯技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，35（6）：49～50.

[3] 石井堂.孫疃煤礦防治水鉆場與高位鉆場一體化設(shè)計(jì)與施工[J].煤炭工程，2009，（12）. ：43～44.

[4] 吳金剛，李守振，等.高位鉆場煤層注水防塵技術(shù)[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（10）.708～711.

任前程（1985.11-），男，安徽淮北人，碩士，畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，就職于淮北礦業(yè)青東煤礦，從事巷道掘進(jìn)工作

Construction technology of large dip angle high drilling field in thick coal seam

Ren Qiancheng,Wu Qingzhi,Xu Min
(Huaibei mining group, Qing Dong, Huaibei, Anhui, 235000)

In the light of the actual of the construction site is relatively thick and the inclination angle coal seam is large ,with complex coal occurrence conditions in 833 mine roadway of high level drilling field,according to actual exploration geology,to design reasonable high drilling field construction scheme and safety measures.Fulfilled the high-angle roadway dial door of high field construction,It has important reference meaning for the drill field construction of other locations in the mine.

Thick coal seam;Large angle;High drilling field