千萬噸礦井回風(fēng)暗立井施工新工藝研究

黃燕波

(同煤大唐塔山煤礦有限公司，山西 大同 037003)

·技術(shù)經(jīng)驗·

千萬噸礦井回風(fēng)暗立井施工新工藝研究

黃燕波

(同煤大唐塔山煤礦有限公司，山西 大同 037003)

為解決塔山礦3～5#層二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷原設(shè)計中部回風(fēng)系統(tǒng)巷拐點多，巷道斷面相對較小，施工困難，工期長等問題，提出了在2218回風(fēng)繞道處施工暗立井，使用反井鉆機導(dǎo)硐施工法施工，采用回風(fēng)暗立井替代回風(fēng)暗斜井，縮短了施工距離和工期，節(jié)約了材料，降低了勞動強度，經(jīng)濟效益顯著。

千萬噸礦井；回風(fēng)暗立井；反井鉆機導(dǎo)硐施工法

1 礦井概況

同煤大唐塔山煤礦有限公司是大同煤礦集團公司為開發(fā)大同煤田石炭二疊系煤層而新建的一座特大型的現(xiàn)代化礦井。礦井于2003年開工建設(shè)，2006年試生產(chǎn)，2008年通過國家整體驗收，2009年達產(chǎn)。井田劃分為4個分區(qū)、8個盤區(qū)，地質(zhì)儲量50.7億t，工業(yè)儲量47.6億t，可采儲量30.7億t，按設(shè)計能力1 500萬t/年計算，礦井服務(wù)年限為140年。井田走向長度24.3 km，傾向?qū)挾?1.7 km，面積170.9 km2. 可采煤層5層，分別是山4#、2#、3#、5#、8#層。前期開采的一、二盤區(qū)中，4#、2#遭受煌斑巖破壞無開采價值，僅開采3～5#合并層和8#煤層；后期開采的盤區(qū)中，自上而下分別開采山4#、2#、3#、5#、8#煤層。礦井采用平硐、立井混合開拓，盤區(qū)布置皮帶巷、輔助運輸巷和回風(fēng)巷3條大巷，工作面為皮帶運輸巷、回風(fēng)巷、頂板高抽巷3巷布置，采用單一走向長壁后退式綜合機械化低位放頂煤工藝進行回采。

2 千萬噸礦井回風(fēng)暗立井施工原因及貫通前準備

2.1 回風(fēng)暗立井施工原因

塔山礦3-5#層二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷原設(shè)計中部回風(fēng)系統(tǒng)巷為長302 m，+12°上坡穿層斜巷，拐點多，巷道斷面相對較小，施工困難，工期長。后改為在2218回風(fēng)繞道處施工暗立井的設(shè)計，使用反井鉆機導(dǎo)硐施工法施工，采用回風(fēng)暗立井替代回風(fēng)暗斜井，縮短了施工距離，節(jié)約了材料，降低了勞動強度，并縮短了施工工期，經(jīng)濟效益顯著。

二盤區(qū)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)暗立井工程，是由暗立井取代穿層斜巷，暗立井上口位于二盤區(qū)3～5#2218順槽回風(fēng)繞道，距二盤區(qū)回風(fēng)巷10.5 m處。下口布置于二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷1 230 m處，暗立井全長41 m，施工時先采用ZFYD-1200低矮型反井鉆機施工1.2 m鉆孔，然后由上而下進行擴刷，擴刷采用光面爆破的方式完成施工。

2.2 立眼貫通前準備

在距貫通點5 m時，設(shè)專人對暗立井于二輔回聯(lián)巷貫通點的頂板進行觀察，防止二輔回頂板因暗立井爆破而發(fā)生變化。

距貫通5 m時，在二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷聯(lián)巷內(nèi)(貫通點下口處)支設(shè)4個“井”字形木垛，木垛間距1.5 m. 裝載機裝巖出矸時要保護木垛，并檢查木垛是否牢固，觀察立眼下部頂板情況。

貫通前對暗立井下口二輔回內(nèi)機組、電纜進行保護，并將瓦斯探頭撤出50 m，防止損壞瓦斯探頭。

3 施工方法及新工藝

3.1 施工方法

擴刷前3 m，采取軟梯上下人員、人工繩索運送、光面爆破、人工鏟渣、鉆孔溜渣、裝載機裝渣、皮帶運渣、錨噴支護的施工方法。暗立井3 m以下擴刷，采取吊桶運送、光面爆破、人工鏟渣、鉆孔溜渣、裝載機裝渣、皮帶運渣、錨噴支護的施工方法。

暗立井開口前3 m，由于每次放炮對周圍圍巖的穩(wěn)定性破壞嚴重，成型差，所以，采取對暗立井上口3 m范圍進行砌碹的措施，加工半徑為2.7 m的碹箍，利用腳手架管分層搭設(shè)，用鉛絲捆綁牢固，盒板上油后進行砼充填，能夠有效地保證暗立井上口的成型。

3.2 爆破作業(yè)

暗立井?dāng)U刷工作面采取一次性裝藥、一次性聯(lián)線起爆的方法，爆破采用1～5段毫秒延期電雷管，煤礦許用三級乳化炸藥，炮眼裝藥結(jié)構(gòu)采用正向偶合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥量為64.8 kg，每孔裝藥量為2卷(即0.6 kg)，裝藥時，各藥卷間彼此密接，但不得沖撞和搗實；每個炮眼內(nèi)至少裝1個水泡泥，黃土炮泥長度不小于600 mm. 前期(暗立井施工前22 m)連線方式采取串并聯(lián)法，經(jīng)常出現(xiàn)雷管拒爆現(xiàn)象，后經(jīng)過現(xiàn)場研究決定，暗立井后期(其余19 m)采用大串聯(lián)的方式聯(lián)線起爆，該方式需要電流小，具有只要1發(fā)雷管不響，其余雷管都不會引爆的特性，有效地減少了雷管拒爆的現(xiàn)象出現(xiàn)，提高了施工速度，達到最佳起爆效果。

每次打108個放炮孔(孔深1.4～1.5 m，第一圈施工14個起爆孔，第二圈施工22個起爆孔，第三圈施工32個起爆孔，最后一圈周邊眼為保證暗立井成形，每次施工40個起爆孔)，有效控制因爆破后矸石太大而造成的堵鉆孔現(xiàn)象，前期1.2 m鉆孔能夠為炮眼的布置作為參照，炮眼布置圖見圖1. 另外，根據(jù)現(xiàn)場實際掘進過程中的巖層條件，施工過程中在巖層較軟的地方打80～100個放炮孔的情況下也可以有效保證放炮質(zhì)量。建議后期根據(jù)巖層條件適當(dāng)調(diào)整放炮孔個數(shù)，從而進一步完善爆破作業(yè)工序。

每次待爆破炮煙吹完、收起爆破母線后，對暗立井上口進行各項安全檢查，并在暗立井下口，安全地點、使用手杖檢查瓦斯。經(jīng)檢查確認安全后，到工作面進行炮后巡查。

圖1 二盤區(qū)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)暗立井放炮炮眼平面布置圖

3.3 出矸與提升系統(tǒng)

暗立井排矸方式仍沿用下部二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷出煤系統(tǒng)，工作面爆破后，部分矸石通過d1.2 m的鉆孔，自然溜到鉆孔下面。剩余的矸石，則通過人工鏟入d1.2 m鉆孔溜到鉆孔下面的二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷，由裝載機上二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷皮帶，具體出矸線路為：人工鏟入鉆孔溜到鉆孔下方→裝載機→二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷SSJ-80皮帶→二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷運煤系統(tǒng)巷SSJ-80皮帶→二盤區(qū)皮帶巷ST-1.6 m皮帶→一盤區(qū)皮帶巷皮帶→主平硐皮帶→地面。

暗立井?dāng)U刷3 m后安裝使用提升裝置。在距暗立井上口中心10～15 m的巷道底板安裝JH-18.5型回柱絞車作為提升絞車，絞車上纏繞d20-18×19型多層不旋轉(zhuǎn)圓鋼鋼絲繩提吊吊桶，為掛鉤式舊吊桶，容積為1 m3，吊桶型號為MZS5.2-0. 暗立井上口用11#礦用工字鋼制作“井”字形起吊梁，天輪梁采用MZS2.1-0-1×0.680型(非標)鑿井單槽懸吊天輪，每根11#礦用工字鋼起吊梁上掏4個孔用螺絲與天輪梁瓦座固定。吊桶提升中心和暗立井中心相距500 mm.

由于JH-18.5型回柱絞車制動剎車裝置為手動控制，人工控制開停絞車的時間和距離，給施工人員的安全留下隱患，經(jīng)研究決定把絞車更換為一臺河南南陽JSDB-13型雙速絞車，該絞車斷電后制動裝置自動抱死，有效地提高了人員的人身安全。

每次放炮后，交接班時，對絞車地錨、鋼絲繩、鋼絲繩繩卡、天輪架和天輪進行安全檢查。

3.4 封口盤

封口盤在擴刷5 m后安裝，封口盤梁使用6 m長20#礦用工字鋼6根、80 mm×80 mm的等邊角鋼、M16×70 mm螺栓、50 mm厚的木板加工、組裝、鋪設(shè)、綁扎而成，由于前期施工暗立井的經(jīng)驗不足，放炮時距離太近，沖擊波將封口盤20#礦用工字鋼打壞3根，受損嚴重?zé)o法繼續(xù)使用，后在已有的經(jīng)驗基礎(chǔ)上重新加工11#礦用工字鋼封口盤并進行改進，采用6根6 m長11#礦用工字鋼，以吊桶外徑(1 150 mm)為限，中間兩根工字鋼梁間距為1 500 mm，然后以800 mm為間距依次架設(shè)工字鋼梁，在工字鋼梁上架設(shè)6 m長50 mm厚木板，并用4根6 m長10#槽鋼和2根6 m長40 mm×40 mm方鋼進行加固(導(dǎo)線位置預(yù)留孔)。根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定，為免于受沖擊波影響，每次放炮前，將暗立井封口盤進行拆除，放炮后再重新搭設(shè)。

由于原設(shè)計在封口盤上的推拉門笨重，不利于現(xiàn)場作業(yè)人員作業(yè)，為保護人員安全，改用1英寸管焊制兩扇1.6 m×0.8 m的框子，為保證通風(fēng)，中間捆綁70 mm×70 mm的菱形金屬網(wǎng)，防止雜物掉落傷人，在菱形金屬網(wǎng)上鋪設(shè)一層紗窗。

由于暗立井放炮后的渣子需要人工下到井筒清理，為保證作業(yè)人員安全施工，在1.2 m鉆孔上方放置一個溜煤篦子，篦子采用2英寸管以200 mm×200 mm網(wǎng)格焊制而成，溜煤篦子的規(guī)格為1 500 mm×1 500 mm.

3.5 通風(fēng)方式

暗立井?dāng)U刷施工中采用礦井負壓通風(fēng)方式，將2218順槽巷內(nèi)的新鮮風(fēng)流吸到工作面，工作面的乏風(fēng)流通過負壓通風(fēng)方式到鉆孔下口，再經(jīng)過二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷回風(fēng)繞道進入二盤區(qū)回風(fēng)立井。

為防止爆破后出現(xiàn)大量矸石堵塞1.2 m鉆孔，造成二輔回瓦斯超限，特制定一系列保障措施：1) 每次放炮前切斷二盤區(qū)輔助回風(fēng)巷內(nèi)所有電器設(shè)備電源及暗立井上口的電器設(shè)備電源。2) 二輔回運煤系統(tǒng)巷風(fēng)機處，如發(fā)現(xiàn)鉆孔堵塞時，必須通知通風(fēng)區(qū)，經(jīng)同意后，立即打開運煤系統(tǒng)巷風(fēng)門、拆下風(fēng)門調(diào)節(jié)板，風(fēng)機開啟一級風(fēng)，為二輔回供風(fēng)，待鉆孔疏通，風(fēng)流穩(wěn)定后，再關(guān)閉風(fēng)門，安裝風(fēng)門調(diào)節(jié)板，關(guān)閉風(fēng)機。3) 如發(fā)現(xiàn)鉆孔堵塞，暗立井上口則用高壓風(fēng)管對暗立井井筒進行供風(fēng)，嚴禁人員下到暗立井井筒內(nèi)疏導(dǎo)鉆孔。4) 提前在1 m3吊桶下方綁一根30 m長鋼絞線，鋼絞線下部以500 mm為間距捆綁3根300 mm長11#礦用工字鋼，鋼絞線預(yù)留在1.2 m鉆孔內(nèi)，發(fā)現(xiàn)鉆孔堵塞時，上下來回提升吊桶，直至將鉆孔疏通。

4 施工中存在的問題以及采取的安全措施

4.1 施工中存在的問題

1) 工人在施工過程中佩帶的安全繩在保證工人安全的前提下，也使得工人在工作當(dāng)中受到影響。

2) 爆破前，封口盤必須預(yù)先拆除，否則爆破時容易損毀封口盤，而爆破后再搭設(shè)，工序相對比較繁瑣。

3) 爆破過后鋼絲繩與天輪受爆破沖擊波的影響容易脫落，此處應(yīng)進一步進行改善和優(yōu)化。

4.2 采取相應(yīng)的安全措施

1) 暗立井施工時放炮孔必須打夠，防止大塊矸石堵住鉆孔下口，并且鉆孔下口矸石堆距鉆孔下口距離不得小于2.4 m，保證工作面風(fēng)量。

2) 過煤層時，必須進行錨、網(wǎng)、噴支護并使用混凝土澆筑。

3) 吊桶內(nèi)、工作面以及暗立井上方工作人員必須佩帶保險繩，以保證施工人員的安全，保險繩長為2.0～3.6 m，直徑不得小于20 mm，暗立井上口應(yīng)設(shè)置人員扶手，在暗立井上口兩幫，距底板1.5 m處各施工3根d22 mm×2 000 mm錨桿，錨桿錨固力60 kN，幫錨桿上捆綁鋼絲繩，并用鋼絲繩繩卡固定牢固，便于人員過往手扶和作業(yè)期間捆綁安全帶，同時要加強施工人員對佩戴安全繩的意識，以確保人身安全。

4) 暗立井由上而下擴刷至20 m以上時，確保使用吊桶時工作人員的安全。

5 應(yīng)用情況及社會經(jīng)濟效益

塔山礦回風(fēng)聯(lián)絡(luò)暗立井的施工，是塔山礦首次使用暗立井代替回風(fēng)暗斜井，原設(shè)計中回風(fēng)暗斜井巷為長302 m，+12°上坡穿層斜巷，拐點多，巷道斷面相對較小，施工困難，工期長。采用回風(fēng)暗立井代替回風(fēng)暗斜井后，暗立井長41 m，施工工期約30天，使用反井鉆機后使得工序相對簡單，該優(yōu)化節(jié)省掘巷費用約200萬元，縮減工期約120天，在提高工作效率的同時，經(jīng)濟效益顯著，值得進一步推廣。

TD823.1

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：1672-0652(2017)07-0040-03

2017-06-15

黃燕波(1985—)，男，湖北人，2016年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，工程碩士，工程師，主要從事煤礦安全生產(chǎn)與管理工作(E-mail)492886072@qq.com