反井鉆機(jī)開切眼技術(shù)在急傾斜煤層回采工作面中的應(yīng)用

陳強(qiáng)文

（貴州正合礦產(chǎn)咨詢服務(wù)有限公司 貴州省貴陽市 550001）

1 礦井地質(zhì)構(gòu)造情況

井田位于墮卻背斜南東傾沒端，呈一倒轉(zhuǎn)單斜構(gòu)造，由二疊系中統(tǒng)棲霞組和中三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組地層構(gòu)成，地層走向北北西，傾向北東，傾角75～85°，平均80°。井田范圍內(nèi)及附近主要有南北向斷層1條，北西向斷層1條，東西向斷層2條。其次井田內(nèi)還發(fā)育有斷距小于5m的多條斷層，可采煤層主要賦存于P3l中，總體上保存較好。井田的構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型。

2 煤層頂?shù)装迩闆r

井田主要可采煤層為C14煤層、C15煤層、C16煤層、C17煤層、C18煤層、C19煤層、C29煤層，各煤層頂?shù)装鍘r性主要為軟弱～半堅(jiān)硬，分述如下：

C14煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.60～8.10m，RQD值19～87%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.34～3.02g/cm3，孔隙率 2.53～6.86%，吸水率 1.52～3.55%，自然抗壓強(qiáng)度 17.7～60.2MPa，自然抗拉強(qiáng)度1.45～4.67MPa，巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C15煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.60-18.0m，RQD值14～91%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度 2.56～2.76g/cm3，孔隙率 3.35～7.68%，吸水率 1.89～2.78%，自然抗壓強(qiáng)度18.2～35.9MPa，自然抗拉強(qiáng)度1.46～3.67MPa，圍巖巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C16煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.86～9.80m，RQD值5～87%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.75g/cm3，孔隙率 7.12～8.45%，吸水率 3.18%，自然抗壓強(qiáng)度 18.9～46.6MPa，自然抗拉強(qiáng)度22.8-65.4MPa，巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C17煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.36～5.47m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.62g/cm3，孔隙率 6.93～7.61%，吸水率 2.97%，自然抗壓強(qiáng)度 18.9～46.6MPa，自然抗拉強(qiáng)度2.78～5.61MPa巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C18煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.50～6.20m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；密度2.12g/cm3，孔隙率 4.04%，吸水率2.25%，自然抗壓強(qiáng)度10.2～39.3MPa，自然抗拉強(qiáng)度 1.14～6.03MPa，彈性模量 15.6×103MPa，泊松比 0.30，巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整。直接頂板中巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C19煤層：圍巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖，厚0.72～4.04m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質(zhì)量極差-好，巖體破碎-較完整；密度2.49g/cm3，孔隙率4.29%，吸水率2.44%，自然抗壓強(qiáng)度17.6MPa，自然抗拉強(qiáng)度1.54MPa，軟化系數(shù)0.53，巖石較軟、破碎，即穩(wěn)固性整體不穩(wěn)定。

C29煤層：圍巖主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖，厚0.62～1.40m，含少量蠕蟲狀黃鐵礦結(jié)核，具裂隙；RQD值22～88%，視密度2.60g/cm3，孔隙率8.45%，吸水率3.27%，自然抗壓強(qiáng)度30.9～35.5MPa，自然抗拉強(qiáng)度 4.255～4.37MPa，彈性模量 14.2×103MPa，泊松比0.25，巖石質(zhì)量極差-極好，巖體破碎-完整。直接頂板中巖石軟弱，即穩(wěn)固性整體中等穩(wěn)定。

3 采煤工藝

礦井采用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法，繩鋸式落煤工藝，工作面采用后退式回采，全部垮落法管理頂板。

4 反井鉆機(jī)開切眼安全技術(shù)措施

4.1 現(xiàn)場準(zhǔn)備

開工前做好施工現(xiàn)場的前期準(zhǔn)備，工作面回風(fēng)巷打好基礎(chǔ)（以開切眼中心線為中線，采用水泥砌筑一個長3m、寬1.5m、高0.5m的基礎(chǔ)）。壓風(fēng)、水、電源等連接到施工現(xiàn)場，確保上下口具備施工條件；由礦井負(fù)責(zé)測量的單位放線定位工作，提供開切眼上口、下口的準(zhǔn)確位置并提供施工現(xiàn)場平面圖等技術(shù)資料；施工隊(duì)嚴(yán)格按中心線調(diào)校鉆機(jī)，保證貫通精度。

4.2 施工方案

設(shè)計(jì)選用一臺BMC200型反井鉆機(jī)進(jìn)行施工。其施工順序?yàn)椋合扔晒ぷ髅婊仫L(fēng)巷用φ244mm合金鉆頭由上向下施工導(dǎo)鉆孔。導(dǎo)孔施工完畢，采用φ1.2m鑲有齒盤式滾刀反孔鉆頭由下至上進(jìn)行擴(kuò)孔直至成孔完工。

4.3 設(shè)備運(yùn)輸

（1）根據(jù)現(xiàn)場察看情況，預(yù)先研究制定好反井鉆機(jī)的運(yùn)輸路線，對于沿線可能影響運(yùn)輸?shù)墓芫€物件等，事先應(yīng)向礦方有關(guān)部門匯報，以幫助協(xié)調(diào)解決運(yùn)輸線路的暢通。

（2）平巷行車，注意前方障礙物，接近道叉彎道時，推車必須及時發(fā)出警報，當(dāng)巷道變窄或出現(xiàn)坡度時，嚴(yán)禁人工推車；停車時，要把安全防護(hù)措施實(shí)施完畢后，方可停車，在斜巷運(yùn)行中保證信號聯(lián)系暢通。

4.4 開鉆前檢查

檢查鉆機(jī)安裝是否牢固，各部件有無錯漏，是否堅(jiān)固；檢查電源連接是否正確，保護(hù)裝置是否可靠，電機(jī)是否受潮。電器設(shè)備的防暴質(zhì)量必須符合《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，電器設(shè)備完好。并要將施工電器實(shí)行風(fēng)電閉鎖，對所有機(jī)電設(shè)備定期檢查；鉆機(jī)所需的鉆墊和工具是否齊全，水電是否正常；空載試車5min。

4.5 φ244mm導(dǎo)孔施工時先用低鉆壓鉆進(jìn)，以防打偏或震壞孔口，鉆進(jìn)2m后，即可按正常壓力鉆進(jìn)，為防鉆桿擰得過緊和銹蝕，應(yīng)該在鉆桿絲扣上涂黃油，并在螺絲根部纏擰8#鉛絲，鉆孔時要及時清除至鉆口的煤渣。并隨時觀察排量和粒度，發(fā)現(xiàn)排渣不暢時，應(yīng)加大水量，降低轉(zhuǎn)速。發(fā)生堵鉆時，立即停止鉆進(jìn)，加大水量和壓風(fēng)沖孔，嚴(yán)重堵塞時，則拆除鉆機(jī)，將鉆桿孔導(dǎo)通。即將鉆通工作面運(yùn)輸巷時，用低鉆壓避免突然卸壓，損壞機(jī)器。在導(dǎo)孔透窩3m前應(yīng)安排人員提前設(shè)警戒線，提前由測量人員在貫穿點(diǎn)位置標(biāo)明透孔位置，以保證透孔的安全。

4.6 φ1.2m反向擴(kuò)孔施工：當(dāng)導(dǎo)孔完畢時，檢查下口是否有各種鐵件塤壞鉆具、將大鉆頭運(yùn)至工作面運(yùn)輸巷開切眼下出口位置，利用人工將小鉆頭卸掉，安裝好上下提環(huán)提升鉆頭，把上下絲扣對正、卸掉提環(huán)，發(fā)出準(zhǔn)確信號通知鉆機(jī)操作手，放下動力頭，電機(jī)正轉(zhuǎn)接上絲扣，擰緊待機(jī)后，提起動力龍頭，取出上卡瓦，進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)。反孔開始時，要特別注意壓力，不要連續(xù)推進(jìn)，一般每推進(jìn)一次，待刀具無碰撞后再行推進(jìn)，每次推進(jìn)距離不大于10mm，待整個刀盤全斷面鉆進(jìn)后，方可按正常壓力擴(kuò)孔。擴(kuò)孔發(fā)生卡鉆時，應(yīng)立即反向推進(jìn)。反井快擴(kuò)通時，應(yīng)低壓順序或間斷推進(jìn)。

4.7 技術(shù)要求

（1）反井鉆機(jī)進(jìn)入施工地點(diǎn)時，施工地點(diǎn)的坡度不能大于2°。

（2）鉆機(jī)豎立時，為確保垂直，必須主機(jī)操作水平找正，確認(rèn)無誤后，方可開鉆。

（3）反井鉆機(jī)在導(dǎo)孔期間，根據(jù)煤層硬度隨時調(diào)整油壓，導(dǎo)孔期間上撐時應(yīng)處于停壓狀態(tài)（8～10MPa），以防止鉆進(jìn)時主機(jī)移位，出現(xiàn)導(dǎo)孔偏斜。

（4）擴(kuò)孔期間應(yīng)對各部油壓表仔細(xì)觀察，根據(jù)煤層的硬度隨時調(diào)整油壓操作，當(dāng)擴(kuò)孔鉆頭至上部時，應(yīng)慢轉(zhuǎn)至上口，將下卡盤穩(wěn)住安裝好，并將大鉆頭用鋼絲繩提起，穿根2m長的30kg/m鋼軌至主機(jī)下方鋼軌下面，方可拆除主機(jī)部件，拆除電源。

（5）鉆機(jī)導(dǎo)孔直徑244mm，擴(kuò)孔直徑1200mm。

4.8 施工安全措施

施工前，應(yīng)對施工人員進(jìn)行工程概況、工程要求等方面的了解培訓(xùn)，達(dá)到人人清楚，個個明白；施工中施工人員應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程作業(yè)，注意自我保護(hù)，隨時注意周圍可能發(fā)生的情況。在進(jìn)行連接鉆頭、鉆桿和排渣等需要上下工作面配合的作業(yè)時，必須上下工作面聯(lián)系清楚無誤后，方可進(jìn)行，以免造成意外事故；施工地點(diǎn)須派人了解現(xiàn)場情況，風(fēng)、水、電到位，現(xiàn)場一切準(zhǔn)備無誤后方可將設(shè)備運(yùn)進(jìn)現(xiàn)場；瓦檢員堅(jiān)持正常檢測工作，當(dāng)瓦斯?jié)舛取?.0%時，必須立即停止作業(yè)，當(dāng)瓦斯?jié)舛取?.5%必須停止工作，切斷電源，工作面全部人員必須立即撤出；導(dǎo)孔期間，各班應(yīng)對各部壓力進(jìn)行檢查，出現(xiàn)問題對下一班交代清楚，導(dǎo)孔期間不能隨意停電、停水，當(dāng)導(dǎo)孔期間出現(xiàn)停電、停水時，必須將導(dǎo)孔鉆桿上提1m，繼續(xù)用風(fēng)進(jìn)行吹孔；貫穿前，安排人員在工作面運(yùn)輸巷預(yù)貫穿點(diǎn)后20m設(shè)置警戒，嚴(yán)禁人員通過；當(dāng)大鉆頭進(jìn)入下部煤層400～500mm時應(yīng)對主機(jī)的上下支撐進(jìn)行檢查，對主機(jī)的偏斜進(jìn)行校正，確認(rèn)無誤后，方可繼續(xù)開機(jī)，擴(kuò)孔期間，操作人員嚴(yán)禁打反轉(zhuǎn)，以防出現(xiàn)大鉆頭墜落；下井人員入井，禁止喝酒，嚴(yán)禁帶煙和火種下井，下井時禁止打鬧；所有施工人員應(yīng)當(dāng)自覺遵守礦方規(guī)章制度，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)格按照各崗位工種責(zé)任制，目標(biāo)責(zé)任明確，協(xié)調(diào)好礦方各單位的關(guān)系，安全優(yōu)質(zhì)地完成施工任務(wù)。

綜上所述：采用反井鉆機(jī)開切眼無需人員進(jìn)入工作面，工作環(huán)境和安全狀況都較普通炮掘開切眼優(yōu)越，有效避免了施工中受落煤（矸）、淋水影響。并且用反井鉆機(jī)開切眼鉆進(jìn)效率高，施工速度快，操作簡單、工人勞動強(qiáng)度低等諸多優(yōu)勢，反井鉆機(jī)開切眼技術(shù)目前正成為急傾斜煤層工作面開切眼優(yōu)先采用的方法。