掘進(jìn)巷道過(guò)無(wú)炭柱技術(shù)與實(shí)踐

霍文兵

(汾西礦業(yè)高陽(yáng)煤礦，山西 孝義 032300)

煤礦工程

掘進(jìn)巷道過(guò)無(wú)炭柱技術(shù)與實(shí)踐

霍文兵

(汾西礦業(yè)高陽(yáng)煤礦，山西 孝義 032300)

通過(guò)對(duì)高陽(yáng)煤礦二采軌道巷掘進(jìn)過(guò)程中復(fù)雜地質(zhì)條件的分析，提出了巷道過(guò)無(wú)炭柱時(shí)的技術(shù)方案，為工作面安全掘進(jìn)提供了技術(shù)保障，為其他相似條件下工作面掘進(jìn)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

無(wú)炭柱；地質(zhì)構(gòu)造；技術(shù)措施

隨著煤礦開(kāi)采的延伸，巷道掘進(jìn)過(guò)程中揭露無(wú)炭柱是常見(jiàn)現(xiàn)象，復(fù)雜的地質(zhì)條件給巷道正常掘進(jìn)及安全帶來(lái)了一定的影響，為保證巷道順利掘進(jìn)，確保安全生產(chǎn)，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件采取針對(duì)性的技術(shù)措施。

1 概況

汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦二采軌道巷位于高陽(yáng)井田的東南部，開(kāi)采石炭系太原組9號(hào)-10號(hào)-11號(hào)煤層合并層。工作面標(biāo)高+480 m～+560 m，不同區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，單斜構(gòu)造區(qū)主要位于該地區(qū)巷道的北部，朝東方向略微傾斜，傾角最大為11°。左右地勢(shì)呈現(xiàn)出西高東低的特征，南北方向是巷道整體的走向，巷道南部朝北西方向傾斜，地勢(shì)南高北低。山西組中相關(guān)的研究資料表明，這些區(qū)域斷層較多，地形條件復(fù)雜。預(yù)計(jì)揭露13條斷層和5個(gè)陷落柱。在斷層和陷落柱附近會(huì)有伴生的小斷層，產(chǎn)生裂隙，工作面頂板出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。本工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，對(duì)工作面掘進(jìn)影響很大。高陽(yáng)煤礦二采軌道巷遇無(wú)炭柱(如圖1)，經(jīng)地測(cè)科鉆探表明，無(wú)炭柱地質(zhì)構(gòu)造極不穩(wěn)定，軟巖與硬巖交替出現(xiàn)，頂板伴隨淋頭水，給施工帶來(lái)諸多的不安全因素。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們采取了針對(duì)性的措施，順利地完成了巷道的施工。

圖1 無(wú)炭柱對(duì)工作面影響示意圖

2 巷道過(guò)無(wú)炭柱技術(shù)管理

2.1 巷道支護(hù)形式

根據(jù)地測(cè)科提供的預(yù)想剖面圖結(jié)合二采軌道巷打鉆情況，預(yù)計(jì)再掘進(jìn)20 m進(jìn)入無(wú)炭柱，巷道根據(jù)不同的地質(zhì)情況采取不同的支護(hù)形式：

1) 過(guò)無(wú)炭柱期間遇硬巖時(shí)，巷道采用錨噴支護(hù)，錨桿間排距為1 000 mm×1 000 mm，錨索間排距為2 000 mm×3 000 mm，必須掘進(jìn)一排及時(shí)支護(hù)一排，噴漿緊跟工作面。

2) 過(guò)無(wú)炭柱期間遇軟巖時(shí)，及時(shí)縮小錨桿、錨索間排距，加長(zhǎng)錨索長(zhǎng)度。錨桿間排距為800 mm×800 mm，錨索間排距為1 000 mm×1 000 mm(每排3根)，必須掘進(jìn)一排及時(shí)支護(hù)一排，噴漿緊跟工作面。

3) 過(guò)無(wú)炭柱期間巖石破碎或淋頭水加大時(shí)，為了預(yù)防漏冒頂，在原有支護(hù)的基礎(chǔ)上及時(shí)進(jìn)行套棚支護(hù)。套棚范圍內(nèi)提前5 m開(kāi)始，套棚數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定，直至通過(guò)巖石破碎或淋頭水加大區(qū)5 m后再恢復(fù)原支護(hù)形式。

2.2 巷道斷面及支護(hù)方式

揭露無(wú)炭柱后，巷道改為拱形斷面，掘?qū)? 000 mm，凈寬4 700 mm，掘高4 100 mm，凈高3 700 mm，掘斷面積17.8 m2，凈斷面積為16.2 m2。

1) 巷道拱頂采用Φ20 mm×2 200 mm的螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為1 000 mm×1 000 mm，頂板每支錨桿配套2支藥卷，上部一支為CK2355，下部一支為K2355；兩墻采用Φ16 mm×1 800 mm金屬圓鋼錨桿，錨桿間排距為1 000 mm×1 000 mm；錨索采用Φ17.8 mm×4 300 mm的鋼絞線，“二·二”布置，間排距2 000 mm×3 000 mm，錨索長(zhǎng)度根據(jù)頂板情況及時(shí)調(diào)整，必須錨入頂板穩(wěn)定巖石中1 m深，每根錨索必須配套2支藥卷，上部一支為CK2355，下部一支為K2355；每根錨桿配套1塊400 mm×300 mm鋼帶托塊；采用Φ6 mm的2 m×1 m的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)之間對(duì)接，聯(lián)網(wǎng)距不大于250 mm，聯(lián)網(wǎng)絲不少于3扣。

2) U型棚支護(hù)：U型棚架在兩排幫錨桿中間，梁采用U29 mm×4 700 mm的U型鋼，腿采用U29 mm×1 700 mm的U型鋼，棚距為900 mm，叉角為78°，柱窩深度為200 mm(施工柱窩時(shí)嚴(yán)禁開(kāi)炮)。頂幫采用規(guī)格為Φ240 mm/2×1 200 mm的棚板、1 200 mm×100 mm×50 mm的構(gòu)木“四、六”盤(pán)幫構(gòu)頂，棚板、勾木之間要用木楔打緊，保證盤(pán)緊構(gòu)牢，確保支護(hù)質(zhì)量。若漏渣嚴(yán)重及時(shí)在棚板上方搭設(shè)井字垛接頂。架好棚后在距棚梁兩端采用Φ20 mm的圓鋼加工的拉桿進(jìn)行聯(lián)鎖。

3) 噴漿要求：噴混凝土前，必須先將待噴地段巷道頂、幫用水沖洗干凈，初噴達(dá)到30 mm，復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)的150 mm。噴射材料水泥為425#普通硅酸鹽水泥；砂子為矸石砂，碎石為矸石碎石，V(水泥)∶V(矸石砂)∶V(矸石碎石)=1.0∶1.4∶1.6，噴漿料要求攪拌均勻。

4) 臨時(shí)支護(hù)：工作面開(kāi)炮后，帶班長(zhǎng)和安全員進(jìn)入工作面敲幫問(wèn)頂確認(rèn)安全后，立即對(duì)工作面掛臨時(shí)網(wǎng)，簡(jiǎn)易聯(lián)接后采用22型金屬摩擦支柱進(jìn)行打點(diǎn)柱支護(hù)(點(diǎn)柱必須打到工作面硬巖處，支護(hù)必須接頂嚴(yán)實(shí)且迎山有力)。然后，在臨時(shí)支護(hù)的掩護(hù)下進(jìn)行其他工作。臨時(shí)支護(hù)要緊跟工作面，工作面最小空頂距為0.2 m，最大空頂距不得大于1.2 m。

2.3 掘進(jìn)運(yùn)輸方式

揭露無(wú)炭柱后，堅(jiān)持小循環(huán)作業(yè)方式施工，頂板破碎時(shí)，棚子必須緊跟工作面；施工所用的物料由回柱絞車(chē)?yán)\(yùn)至距工作面50 m范圍內(nèi)，卸料并碼放整齊，最后，全部人工搬運(yùn)至施工地點(diǎn)，掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石經(jīng)1040型皮帶運(yùn)走。

2.4 過(guò)無(wú)炭柱的管理

1) 施工期間，要安排有經(jīng)驗(yàn)的工人專(zhuān)職觀察頂板情況，發(fā)現(xiàn)隱患必須先處理隱患，隱患排除后方可進(jìn)行其他作業(yè)。

2) 工作面施工材料、工具要碼放整齊，保證安全退路暢通。

3) 掘進(jìn)期間必須掘進(jìn)一排支護(hù)一排，若頂板破碎壓力過(guò)大時(shí)，視情況適當(dāng)縮小錨桿、錨索的間距、排距，頂板破碎地段支護(hù)后，必須及時(shí)噴漿、套棚。

4) 如有漏、冒頂或頂板離層、片幫預(yù)兆時(shí)，立即撤出人員，待頂板穩(wěn)定后，再進(jìn)行處理。處理離層、片幫時(shí)必須由有經(jīng)驗(yàn)的工人專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)觀察頂板，指揮作業(yè)，由外向里逐段進(jìn)行。

5) 地測(cè)部門(mén)做好水文預(yù)報(bào)工作，嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探，先探后掘”的探放水方針。施工人員注意水情觀察，工作面若發(fā)現(xiàn)有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來(lái)壓、底板鼓起和產(chǎn)生裂隙出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾、有臭味等透水預(yù)兆時(shí)(鉆孔出水時(shí)，不準(zhǔn)拔出鉆桿)，必須立即停止作業(yè)，撤離人員，匯報(bào)調(diào)度。

6) 每次開(kāi)炮前、支護(hù)前、支護(hù)后必須檢查工作面瓦斯氣體濃度，只有在工作面瓦斯及其他有害氣體濃度控制在規(guī)定范圍下方可繼續(xù)作業(yè)。施工期間，工作面必須使用瓦斯探頭，探頭距工作面距離不超過(guò)5 m，距幫不小于300 mm，距頂不大于200 mm。

7) 架棚時(shí)，若出現(xiàn)空幫、漏頂現(xiàn)象，必須及時(shí)打“#”字型木垛，將頂幫構(gòu)緊背牢，空頂、漏頂嚴(yán)重將采用新型材料充填(如，馬麗散或羅克休)。

8) 架棚時(shí)，要有專(zhuān)人看護(hù)，作業(yè)人員相互協(xié)調(diào)，搞好自保、互保、聯(lián)保工作。

9) 架棚時(shí)，要按架棚標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)，嚴(yán)禁有錯(cuò)口、射箭、里出外進(jìn)、前傾后仰等現(xiàn)象。

3 施工效果

通過(guò)二采軌道巷工作面過(guò)無(wú)炭柱的生產(chǎn)實(shí)踐，為以后在掘進(jìn)過(guò)程中遇到類(lèi)似地質(zhì)條件下過(guò)無(wú)炭柱提供了新的方法，為其他相似條件下的工作面掘進(jìn)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

Technology and practice of tunneling without coal pillar

HUO Wenbing

(Gaoyang Coal Mine, Fenxi Mining Industry Group Co., Ltd., Xiaoyi Shanxi 032300, China)

Through introducing complex geological condition of roadway tunneling process in Gaoyang coal mine, this paper puts forward the technical scheme for roadway without coal column, providing technical support for safe tunneling in minining face, and reference for tunneling with similar conditions.

without coal pilla; geologic structure; technical measures

2017-01-23

霍文兵，男，1987年出生，2014年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，本科，助理工程師。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.33

TD26

A

1004-7050(2017)01-0099-02