303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷施工及布置方案優(yōu)化

姚 高

（大同煤礦集團朔州朔煤王坪煤電有限責(zé)任公司，山西 朔州 038300）

1 工程概述

大同煤礦集團王坪煤電有限責(zé)任公司2304巷位于井田303盤區(qū)東翼，掘進工作面東部、南部為實煤區(qū)，西部為盤區(qū)大巷，北部為5304巷。巷道設(shè)計長度為932m，斷面規(guī)格為寬×高=4.2×3.4m。2304巷從303盤區(qū)皮帶巷沿8#煤層底板掘進開口，掘進煤層平均厚度為4.8m。

施工設(shè)計中先施工2304巷機頭段，施工到位后為了便于巷道后期物料運輸及通風(fēng)需求，需施工運料繞道、回風(fēng)繞道。待2304系統(tǒng)巷完全系統(tǒng)后再繼續(xù)掘進，系統(tǒng)巷施工時采用爆破施工工藝，后期巷道掘進時采用綜合機械化掘進施工工藝。

2 2304系統(tǒng)巷原施工方案及問題分析

2.1 2304系統(tǒng)巷原施工方案

（1）原施工設(shè)計中2304巷從303盤區(qū)皮帶開口并以10°斜坡下山掘進施工，巷道掘進37m且穿過盤區(qū)軌道巷底板后再以10°斜坡上山掘進32m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通。

（2）2304巷與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通后在回風(fēng)巷內(nèi)進行風(fēng)橋挑頂施工，風(fēng)橋構(gòu)筑后繼續(xù)掘進2304巷，當(dāng)巷道掘進至89m及114m處按設(shè)計進行拐彎分別施工2304運料繞道和回風(fēng)繞道，其中運料繞道設(shè)計長度為79m，回風(fēng)繞道設(shè)計長度為80m，如圖1所示。

（3）2304系統(tǒng)巷設(shè)計總長度為273m，采用爆破施工工藝，系統(tǒng)巷施工期間共計構(gòu)筑兩座風(fēng)橋，生產(chǎn)計劃安排日掘進量為4.0m，系統(tǒng)巷施工天數(shù)為87d。

2.2 主要存在的問題

（1）2304巷在后期工作面回采期間主要用于煤炭運輸任務(wù)，巷道內(nèi)安裝帶式輸送機，而原設(shè)計中巷道開口前64m以10°俯角下山掘進，再以10°仰角上山掘進，巷道坡度變化范圍大，在此段范圍內(nèi)安裝輸送機難度大，不利于輸送機安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

（2）2304巷以10°俯角下山掘進至303盤區(qū)軌道巷底板時兩巷層間距為2.2m，屬于近距離煤層掘進，而盤區(qū)軌道巷直接底主要以砂質(zhì)泥巖為主，巖石穩(wěn)定性差，層間維護難度大，若維護不當(dāng)軌道巷在行車時很容易發(fā)生塌陷事故。

圖1 初步施工設(shè)計303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷平面布置示意圖

（3）整個系統(tǒng)巷施工需構(gòu)筑兩座風(fēng)橋，每座風(fēng)橋設(shè)計長度為25m，挑頂高度為4.5m，風(fēng)橋施工難度大、周期長。由于303盤區(qū)回風(fēng)巷直接頂主要以炭質(zhì)泥巖、煤混合層為主，厚度為6.4m，采用松動爆破挑頂施工時頂板維護難度大，很容易引起大面積頂板垮落事故。

（4）原施工設(shè)計中2304系統(tǒng)設(shè)計總長度為173m，其中彎巷長度為159m（運料繞道、回風(fēng)繞道），系統(tǒng)巷施工周期長，掘進效率低，施工費用高，共計需支護材料成本費用達34.7萬元，勞動費用為53.07萬元，機電設(shè)備成本及維修費用達49萬元。

3 2304系統(tǒng)巷優(yōu)化設(shè)計

為了減少巷道掘進量，提高巷道掘進效率，降低巷道掘進費用，王坪煤礦機掘一隊對2304系統(tǒng)巷原施工方案進行優(yōu)化。

（1）首先在303盤區(qū)皮帶巷開口掘進施工皮軌聯(lián)巷，施工到位后與軌道巷貫通，施工長度為30m。

（2）皮軌聯(lián)巷施工完后，對皮軌聯(lián)巷及軌道巷進行起底施工，具體施工方案如下：① 采用松動爆破法進行起底施工，起底時從軌道巷向皮帶巷方向以4°仰角進行起底，在軌道巷起底深度為2.0m，起底寬度為3.5m。② 為了便于軌道巷行車，起底后首先在軌道巷上鋪設(shè)密集11#工字鋼梁，鋼梁長度為4.5m，鋪設(shè)寬度為4.0m，共計30根鋼梁。③鋼梁鋪設(shè)后在鋼梁上方鋪設(shè)兩塊長度為4.5m、寬度為2.0m、厚度為8mm鋼板，并與鋼梁進行固定。④ 為了便于2304巷后期煤炭運輸，在巷道起底處安裝一部型號為SSJ-800帶式輸送機，輸送機機頭與盤區(qū)輸送機進行搭接。

（3）軌道巷起底深度為2.0m，起底后及時在軌道巷底板處鋪設(shè)工字鋼梁、鋼板及軌道，便于軌道巷行車，并在起底處安裝一部SSJ-800型帶式輸送機，機頭搭接在盤區(qū)輸送機上。

（4）皮軌聯(lián)巷起底施工后采用掘進機在軌道開口施工2304巷，當(dāng)巷道掘進32m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通，貫通后在回風(fēng)巷進行挑頂施工并構(gòu)筑2304巷風(fēng)橋。

（5）2304巷風(fēng)橋施工后繼續(xù)采用掘進機掘進，當(dāng)巷道掘進至30m按設(shè)計拐彎施工2304回風(fēng)繞道，為了預(yù)留回風(fēng)繞道開口處三角煤柱，2304回風(fēng)繞道以垂直2304巷方向開口施工，掘進30m后再按90°拐角施工33m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通，整個系統(tǒng)巷施工完成，整個系統(tǒng)巷施工長度為154m。如圖2所示。

圖2 優(yōu)化設(shè)計后303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷平面布置示意圖

4 應(yīng)用效果

（1）2304系統(tǒng)巷優(yōu)化設(shè)計后巷道總掘進長度為154m，與原施工方案相比減少巷道掘進量119m，同時只需施工一座風(fēng)橋即可，而且巷道從盤區(qū)軌道巷至回風(fēng)繞道口長度為62m。采用掘進機施工時日掘進量達11m/d，整個系統(tǒng)巷只需52d即可掘進到位，減少巷道支護成本費用18.2萬元，減少勞動費用30余萬元，減少設(shè)備維修費用21萬元。

（2）系統(tǒng)優(yōu)化后無需在軌道巷下方近距離煤層掘進施工，避免了軌道巷底板塌陷事故發(fā)生，同時減少了回風(fēng)巷頂板挑頂施工工程量，降低了工程施工難度及危險系數(shù)，保證了巷道安全快速掘進。