巷道掘進(jìn)過(guò)程中過(guò)陷落柱施工技術(shù)的應(yīng)用

李瑞亮

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)平公司， 山西 晉城 048400）

1 工程概況

山西長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司作為晉煤集團(tuán)的主力生產(chǎn)礦井，批準(zhǔn)開(kāi)采3號(hào)煤層，批準(zhǔn)生產(chǎn)能力為500萬(wàn)t/年。根據(jù)井下巷道和三維地震解釋，井田范圍共發(fā)育巖溶陷落柱246個(gè)，均為物探推斷，其中79個(gè)陷落柱已揭露驗(yàn)證，167個(gè)陷落柱未驗(yàn)證。在巷道延伸地段和三維地震工作區(qū)范圍均有不同程度分布，最大陷落柱是井田西部山頭村DX70陷落柱，為地震揭露陷落柱，其長(zhǎng)軸410 m，短軸140 m。眾多的陷落柱在井田內(nèi)形成大量無(wú)煤柱，并對(duì)陷落柱邊緣煤層也造成一定程度的破壞，使煤層強(qiáng)度減低，容易破碎，有時(shí)煤層中滲入巖塊、碎屑，影響了煤層質(zhì)量。

晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平公司53023巷為5302綜采工作面的順槽巷道，為5302綜采工作面皮帶巷，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 832.8 m。按方位角180°00′00″向南掘進(jìn)。巷道設(shè)計(jì)寬5.6 m，高4.2 m，巷道掘進(jìn)斷面面積23.52 m2。巷道布置在3號(hào)煤層中，沿煤層頂板掘進(jìn)。3號(hào)煤層平均厚度約5.6 m，煤層傾角0°～12°，平均傾角4°。根據(jù)三維地震資料顯示，53023巷掘進(jìn)至700 m至740 m段將揭露SX82陷落柱，根據(jù)5302底抽2巷巷道內(nèi)揭露的SX82陷落柱分析，即為地面物探的DX70陷落柱，該陷落柱長(zhǎng)軸410m，短軸140m，在53023巷掘進(jìn)方向上影響約70m左右。

2 巷道掘進(jìn)施工技術(shù)方法

2.1 掘進(jìn)方式的選擇

考慮到EBZ150掘進(jìn)機(jī)的截割強(qiáng)度要求，施工時(shí)若巖石硬度系數(shù)f≤6.5時(shí)，可以使用EBZ150掘進(jìn)機(jī)直接截割施工，若巖石硬度系數(shù)f＞6.5時(shí)，采用放震動(dòng)炮（在矸體上施工炮眼）配合機(jī)組截割進(jìn)行施工。本方案巖石硬度系數(shù)f＞6.5，采用的爆破震動(dòng)配合機(jī)組截割開(kāi)挖方式[1-2]。

2.2 爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)

2.2.1 鉆孔器具及爆破材料

使用YT-7655型風(fēng)鉆、液壓鉆車(chē)打眼，鉆頭直徑Φ42 mm，人工裝藥爆破。采用電容式發(fā)爆器（礦用防爆型）起爆，煤礦許用三級(jí)乳化炸藥，同廠同期的2 ms延期電雷管。

2.2.2 炮眼個(gè)數(shù)及深度

根據(jù)鉆探數(shù)據(jù)及陷落柱內(nèi)巖性分布特征，陷落柱內(nèi)巖性多為泥巖、粉砂巖及黏土物質(zhì)充填，巖石結(jié)構(gòu)性質(zhì)較為破碎、松軟，如大藥量深孔爆破容易造成頂板垮落，將會(huì)給安全生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。因此，采用全斷面小藥量多孔震動(dòng)爆破，有利于機(jī)組截割即可。巷道全斷面放炮施工時(shí)，共布置79個(gè)炮眼，炮眼的橫向間距0.5 m，縱向間距0.5 m。輔助眼及周邊眼炮眼深度為1.0 m，每個(gè)炮眼最大裝藥量為2卷藥；掏槽眼深度1.2 m，每個(gè)炮眼最大裝藥量為2.5卷藥。

2.2.3 掏槽眼設(shè)計(jì)

爆破掏槽眼的目的主要是為后繼起爆炮孔抵抗線范圍內(nèi)巖石的崩落提供自由空間，掏槽爆破效果將直接影響到輔助眼的爆破效果，進(jìn)而影響到周邊眼的爆破，是整個(gè)爆破效果的關(guān)鍵所在[3]。在過(guò)構(gòu)造期間，為考慮生產(chǎn)安全，每次掘進(jìn)不得大于1 m，且考慮到陷落柱內(nèi)的巖性結(jié)構(gòu)比較破碎，利于爆破，故設(shè)計(jì)掏槽眼深度為1.2 m，確保爆破后達(dá)到1 m的掘進(jìn)進(jìn)尺。

2.2.4 周邊眼布置及爆破順序

周邊眼布置在巷道掘進(jìn)區(qū)域的輪廓線上，為確保爆破后巷道斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以防欠挖，故施工周邊眼向外適當(dāng)傾斜，眼底落在巷道輪廓線外約100mm，炮眼之間互相平行，孔距50 cm，網(wǎng)格型排列。采用串聯(lián)的聯(lián)線方式，所有炮眼均采用正向裝藥，水泡泥封孔，封泥長(zhǎng)度不得小于炮眼深度的1/2，一次性全斷面爆破。各類炮眼爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 各類炮眼爆破參數(shù)

2.3 爆破成效

根據(jù)以上設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，爆破后配合機(jī)組鏟矸、截割成型，單班循環(huán)進(jìn)尺增加約1 m，通過(guò)該陷落柱時(shí)間比單獨(dú)使用炮掘或使用機(jī)組截割提前約15 d，減少了人工出矸等體力勞動(dòng)時(shí)間，提高了巷道掘進(jìn)過(guò)構(gòu)造期間機(jī)械設(shè)備的利用率，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

根據(jù)5302底抽2巷掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)該陷落柱的揭露情況分析，該陷落柱不溝通含水層，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中不受水害威脅。

3 過(guò)陷落柱支護(hù)方式

在過(guò)陷落期間，首先將巷道內(nèi)掘進(jìn)排距縮小為800 mm，將原設(shè)計(jì)中支護(hù)錨索加長(zhǎng)，頂板采用雙層金屬網(wǎng)，配合SKP22×1/1720×8300 mm錨索進(jìn)行施工，確保錨索能夠錨固在穩(wěn)定巖層中。由于該巷道為5302工作面的膠帶機(jī)巷，為確保工作面回采中壓力增大后巷道的安全性，對(duì)陷落柱區(qū)段架棚進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。棚腿采用12號(hào)礦用工字鋼，長(zhǎng)5.6 m；板梁采用礦用板梁，規(guī)格（長(zhǎng)度）為1 400 mm，部分木楔；背板長(zhǎng)1 400 mm；單體柱4.5 m；拉桿為Φ14 mm×880 mm。棚腿及棚梁之間用拉桿進(jìn)行連鎖，為確保放炮期間架棚段安全性，在靠近工作面的10架棚腿安裝防倒裝置，棚梁上部使用板梁填實(shí)接頂。架棚支護(hù)區(qū)段，棚距支護(hù)排距為0.8 m。

架棚支護(hù)過(guò)程中需要注意：棚梁（工字鋼）抬進(jìn)工作面，需及時(shí)用雙股10號(hào)鐵絲固定在頂金屬網(wǎng)上，固定點(diǎn)不少于3處，保證穩(wěn)定可靠?，F(xiàn)場(chǎng)為方便施工，應(yīng)提前按照施工排距將鐵絲懸掛于頂板上，方便后期固定。使用背板、木楔或板梁將頂梁與頂板背緊背實(shí)，每架棚梁不少于3處。使用防倒繩按標(biāo)準(zhǔn)將單體柱連鎖防倒，其中柱頭一處固定在巷幫或頂板金屬網(wǎng)上，靠手把處防倒繩應(yīng)與鄰近的單體柱連鎖。頂梁使用雙股10號(hào)鐵絲固定在頂網(wǎng)上，前后兩架棚梁之間使用拉桿連鎖（不少于2處），形成整體。

4 結(jié)論

通過(guò)以上措施，在確保工程質(zhì)量的前提下順利通過(guò)了SX82陷落柱，并且提高了巷道掘進(jìn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了過(guò)構(gòu)造期間的安全生產(chǎn)。應(yīng)用效果表明：

1）在提前掌握清陷落柱賦存位置的情況下，根據(jù)其巖性特征，設(shè)計(jì)爆破參數(shù)及支護(hù)方式，能夠保證巷道成型和圍巖的穩(wěn)定

2）采用加長(zhǎng)錨索配合工字鋼架棚補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，能夠確保巷道的支護(hù)質(zhì)量。

3）使用放震動(dòng)炮的方式破矸，再使用掘進(jìn)機(jī)截割出矸，能夠有效降低人工出矸的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效發(fā)揮機(jī)械化設(shè)備的掘進(jìn)效率。