煤礦下山掘進(jìn)巷道穿煤施工技術(shù)探討

武曉亮

（汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031304 ）

山西汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)是一座有著近70年的老煤礦，地處?kù)`石縣南關(guān)鎮(zhèn)。南關(guān)煤業(yè)三水平副井東回風(fēng)下山設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1200m，前68m為平巷段，之后為9°上山。東回風(fēng)下山下段開(kāi)口處位于泵房與井底車(chē)場(chǎng)交叉點(diǎn)向南43m位置，設(shè)計(jì)方位為197°30'00''，先施工68m平巷段，然后以9°上山將巷道布置在灰?guī)r中。東回風(fēng)下山下段設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為1200 m，斷面凈寬×凈高=5400×3700mm，設(shè)計(jì)斷面為直墻半圓拱形。

1 工珵概況

東回風(fēng)下山下段主要沿灰?guī)r底板施工，68m平巷段開(kāi)口處巖層為L(zhǎng)2灰?guī)r。L2灰?guī)r垂厚約為12.5m，頂板距己17煤層約22m，下距寒武系白云質(zhì)灰?guī)r約60m，中間夾L3～L7灰?guī)r層及泥巖、砂質(zhì)泥巖層、煤線。68m平巷段將依次穿過(guò)L2灰?guī)r、細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖及L3灰?guī)r，其后以9°上山施工。水文地質(zhì)情況及坡度參考軌道下山的實(shí)際地質(zhì)情況施工，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖石層位變化適當(dāng)調(diào)整巷道坡度。L2灰?guī)r為強(qiáng)含水層，為預(yù)防突水現(xiàn)象發(fā)生，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照“預(yù)防為主、防治結(jié)合、有疑必探、先探后掘”的防治水方針。巷道在施工過(guò)程中不會(huì)遇到大的構(gòu)造，但圍巖相對(duì)較軟，容易垮落。掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，掘進(jìn)中可能遇到其他地質(zhì)構(gòu)造。

2 巖巷快速爆破掘進(jìn)初步方案

根據(jù)南關(guān)煤業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工程條件、技術(shù)條件、施工機(jī)具、人員配置和施工安全性等實(shí)際情況考慮，采用現(xiàn)有的YT-28型風(fēng)鉆配合CMJ-17型液壓鉆車(chē)打眼，以適應(yīng)可能出現(xiàn)的巖石性質(zhì)變化。實(shí)施中深孔光面爆破全斷面一次起爆，以減少循環(huán)時(shí)間，提高掘進(jìn)效率，減少超挖，保證圍巖穩(wěn)定性，達(dá)到減少支護(hù)費(fèi)用的目的。同時(shí)該爆破工藝技術(shù)可以明顯減少?lài)姖{支護(hù)量、因超欠挖的出矸量，節(jié)省工時(shí)。

3 掘進(jìn)巷道施工工藝研究

3.1 施工工序

施工工序?yàn)椋航唤影唷踩珯z查→開(kāi)工準(zhǔn)備→拉中線、腰線→確定眼位→打上部眼及上部錨桿→耙碴→打下部眼及下部錨桿→裝藥爆破→通風(fēng)噴霧→“敲幫問(wèn)頂”→耙碴至適宜打錨桿高度→錨網(wǎng)支護(hù)及裝運(yùn)巖→（重復(fù)以上工序）→噴射成巷混凝土→打注錨索。

3.2 打眼與排矸

（1）打眼。采用YT-28型風(fēng)鉆配合CMJ-17型液壓鉆車(chē)打眼，以適應(yīng)可能出現(xiàn)的巖性變化，如圖1所示。（2）矸石提升運(yùn)輸。利用一臺(tái)YBK2-315M-6型調(diào)度絞車(chē)作為主提升運(yùn)輸絞車(chē)，提升容器采用2 t U型礦車(chē)，每次提升兩輛礦車(chē)。工作面采用P-60B型耙斗裝巖機(jī)裝矸，耙斗裝巖機(jī)4個(gè)輪分別用6×19-Φ15.5的鋼絲繩鎖牢在軌道上，如圖2所示。運(yùn)輸?shù)儡壾壘酁?00 mm，“倒拉?！狈绞竭M(jìn)行提升。主提升鋼絲繩選用6×19-Φ21.5-115I型鋼絲繩，保險(xiǎn)繩用6×19-Φ18.5的鋼絲繩。

圖1 CMJ-17型液壓鉆車(chē)

圖2 P-60B型耙斗裝巖機(jī)

3.3 巷道支護(hù)

（1）臨時(shí)支護(hù)。在掘進(jìn)過(guò)程當(dāng)中如發(fā)現(xiàn)頂板圍巖較破碎就必須采用打超前錨桿進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，確保頂板圍巖的穩(wěn)定性。超前臨時(shí)支護(hù)錨桿采用Φ40×1800 mm的管縫式錨桿。網(wǎng)為6號(hào)鋼笆網(wǎng)，規(guī)格為800×2400 mm。錨桿間距不大于200 mm，每排錨桿數(shù)量為10～15根，具體數(shù)量根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。

（2）永久支護(hù)。東回風(fēng)下山斷面的永久支護(hù)方式如圖3所示，采用錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)，錨桿為左旋高強(qiáng)讓壓樹(shù)脂錨，規(guī)格Φ20×2400 mm桿，外露50 mm，間排距700×700 mm，6號(hào)鋼笆網(wǎng)全斷面掛網(wǎng)，搭接長(zhǎng)度100mm，間距200 mm；錨索采用鳥(niǎo)巢式錨索，規(guī)格為Φ17.8 ×6500 mm，間排距1400×1400 mm，外露長(zhǎng)度小于150 mm，與錨桿間隔布置；噴漿厚度為150 mm，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。

圖3 永久支護(hù)示意圖

3.4 錨桿、錨索安裝工藝

（1）錨桿安裝。當(dāng)碴面較高不宜進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)時(shí)，先耙碴到適當(dāng)高度，然后再進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。打錨桿孔時(shí)，釬子與巖面夾角不能小于75°，錨桿盤(pán)緊貼網(wǎng)面，金屬網(wǎng)搭接100mm。打錨桿孔及安裝錨桿時(shí)要做好自保、互保，并設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行觀察?？焖侔惭b錨桿，嚴(yán)格控制藥卷的攪拌時(shí)間在20～30s之間，藥卷的攪拌過(guò)程應(yīng)保持連續(xù)狀態(tài)。

（2）錨索安裝。錨索施工使用風(fēng)動(dòng)錨索鉆機(jī)，采用長(zhǎng)lm、直徑為15mm的中空六角鋼接長(zhǎng)鉆桿和Φ30mm麻花鉆頭濕式打眼。鉆桿接長(zhǎng)使用專(zhuān)用管箍套接；藥卷采用Z2335型樹(shù)脂藥卷，每孔5卷；插入藥卷前應(yīng)先檢查鉆孔質(zhì)量，并對(duì)鉆孔進(jìn)行清理，然后兩人配合，用錨索頂住錨固劑緩緩送入孔底，送藥期間錨索不能反復(fù)抽拉；錨索送入孔底后一人扶住錨索，其他人用攪拌驅(qū)動(dòng)器一端卡牢錨索，另一端插入錨索鉆機(jī)上，然后送風(fēng)開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間控制在60s以?xún)?nèi)，停止攪拌后應(yīng)繼續(xù)保持風(fēng)鉆推動(dòng)力3～5min，以確保錨固時(shí)間及錨固強(qiáng)度；錨索端部錨同后，兩人一起將張拉千斤頂套在錨索上，開(kāi)泵進(jìn)行張拉；卸下千斤頂，并用油壓切割機(jī)將錨索外露部分截掉，保證外露長(zhǎng)度不超過(guò)150mm。

3.5 噴射混凝土

根據(jù)操作規(guī)程進(jìn)行噴射作業(yè)，注意規(guī)范和安全措施。噴漿時(shí)要按開(kāi)風(fēng)、送電、開(kāi)水、送料的順序進(jìn)行，結(jié)束作業(yè)，先停加料，再停電動(dòng)機(jī)，最后停水、停風(fēng)，并將噴漿機(jī)料斗加蓋保護(hù)好。噴漿時(shí)噴頭一般距噴射點(diǎn)0.8～1.2 m為宜，噴射點(diǎn)的角度在噴射兩幫時(shí)，由下面上噴射。噴漿時(shí)可將噴頭下俯5°～10°，其他方向要求噴頭的噴射方向始終垂直于受?chē)娒妗?/p>

4 施工材料

（1）炸藥?？紤]到南關(guān)煤業(yè)屬于高瓦斯礦井，按國(guó)家相關(guān)規(guī)定選用三級(jí)煤礦許用乳化炸藥進(jìn)行爆破施工。（2）雷管。選用煤礦許用毫秒電雷管，段別為l～5段，段間隔25 ms，最后一段電雷管延期時(shí)間不得超過(guò)130 ms。（3）炮泥。炮泥封口長(zhǎng)度對(duì)爆破安全和爆破效果有著重要的影響，需引起足夠重視，本項(xiàng)目采用先水泡泥后黃泥的封孔順序，其中水泡泥封孔長(zhǎng)度0.2 m，剩余部分用黃泥封孔。

5 效益分析

通過(guò)實(shí)施中深孔光面爆破全斷面一次起爆技術(shù)，爆破后周邊眼可以清晰地看到半眼痕跡，眼痕弧長(zhǎng)約為鉆孔全周長(zhǎng)的2/3。超欠挖現(xiàn)象有了一定的緩解，圍巖相對(duì)比較光滑。爆破震動(dòng)對(duì)圍巖的損傷明顯減小，兩幫及頂板處“浮石”和“危石”區(qū)域明顯減少，大大減輕了爆破后“敲幫問(wèn)頂”的強(qiáng)度和工作量。爆破作業(yè)時(shí)間和效率大大加快，掘進(jìn)效率大大提高。

6 結(jié)語(yǔ)

本論文對(duì)山西汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)三水平副井東回風(fēng)下山巷道快速掘進(jìn)施工技術(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)爆破方案、施工工序、打眼與攤矸、巷道支護(hù)等工藝流程的優(yōu)化，達(dá)到了下山巷道快速掘進(jìn)的目的，同時(shí)為企業(yè)創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益，可以考慮在集團(tuán)公司內(nèi)進(jìn)行推廣。