大斷面巷道在構(gòu)造區(qū)域快掘工藝實(shí)踐

焦鐘浩

(山西長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048400)

1 概況

長(zhǎng)平礦53031 巷設(shè)計(jì)為5303 綜放工作面的皮帶巷，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1904 m，斷面規(guī)格為毛寬×毛高=5.6 m×4.3 m，掘進(jìn)斷面積為24.08 m2。巷道沿3#煤層頂板掘進(jìn)，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，一次成巷工藝施工。

根據(jù)本區(qū)域地測(cè)預(yù)報(bào)，巷道在掘進(jìn)至341 m 處將揭露一組斷層帶，分別為SF312 正斷層、SF314正斷層、SF315 正斷層。受斷層影響，工作面將成全斷面矸。根據(jù)超前鉆探資料顯示，巷道如果按-10°施工，構(gòu)造影響區(qū)域約110 m。為確保安全快速通過(guò)構(gòu)造影響區(qū)域，需采取行之有效的技術(shù)及管理措施。

2 過(guò)構(gòu)造方案的制定

以往過(guò)構(gòu)造施工，多采用放炮掘進(jìn)，受制于放炮作業(yè)復(fù)雜的工藝流程，現(xiàn)場(chǎng)管控難度大，掘進(jìn)效率低。本次過(guò)構(gòu)造施工，采用綜合機(jī)械化作業(yè)線施工，受斷層影響最大的為SF312 正斷層。為盡量減少割矸工程量，快速過(guò)渡至正常層位，現(xiàn)場(chǎng)采用在工作面成為全矸后在頂板穩(wěn)定處采用全錨索支護(hù)及時(shí)封迎頭，再退機(jī)掃底隨坡，掃底長(zhǎng)度需保證機(jī)組掃底至巷道迎頭后，高度達(dá)到7.0 m，實(shí)際巷道與煤層的層間距只有7 m，減少過(guò)渡段巖巷工程量。

3 主要技術(shù)措施

3.1 機(jī)掘施工技術(shù)措施

巷道過(guò)構(gòu)造期間，采用綜合機(jī)械化作業(yè)線施工，采用如下方法提高機(jī)掘施工效率：

（1）將機(jī)組截齒由原先施工煤巷的普通截齒全部更換為高強(qiáng)度合金鋼截齒，提高機(jī)組破巖能力。每施工一個(gè)循環(huán)，對(duì)截齒進(jìn)行全面檢查，對(duì)損壞的截齒及時(shí)更換。

（2）加強(qiáng)機(jī)組液壓系統(tǒng)檢修，完善冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)HM68#液壓油的工況參數(shù)，確定機(jī)組油溫不超過(guò)80℃，一方面每天早班檢查機(jī)組油位，及時(shí)注油，保證油位不低于油箱的2/3；另一方面，給機(jī)組另加一趟冷卻水系統(tǒng)，由機(jī)組引出的冷卻水導(dǎo)入皮帶承載部上的移動(dòng)水箱，再經(jīng)水泵及時(shí)排出。每次割矸時(shí)，兩趟冷卻水系統(tǒng)同時(shí)打開(kāi)為機(jī)組降溫。

（3）使用液壓錨桿（錨索）鉆車(chē)支護(hù)，支護(hù)時(shí)間短，效率高，可以最大程度保證割矸時(shí)間。過(guò)構(gòu)造期間生產(chǎn)班每班按照2 個(gè)循環(huán)、每天4 個(gè)循環(huán)進(jìn)行生產(chǎn)組織，早班檢修班進(jìn)行系統(tǒng)檢修。

3.2 過(guò)渡段施工技術(shù)措施

（1）由于本區(qū)域煤體疏松破碎，無(wú)法直接留頂煤掘進(jìn)，因此在揭露斷層后，選擇頂板穩(wěn)定處進(jìn)行封迎頭支護(hù)。封迎頭采用Φ22×6.3 m 錨索進(jìn)行全錨索支護(hù)，設(shè)計(jì)預(yù)緊力不小于350 kN，封迎頭后開(kāi)始退機(jī)臥底施工。根據(jù)鉆孔資料，結(jié)合機(jī)組爬坡性能，按-10°坡下山找煤，退機(jī)臥底長(zhǎng)度需保證機(jī)組臥底至原迎頭位置后，巷道高度不小于7 m。根據(jù)三角函數(shù)計(jì)算，臥底坡度段不小于17 m。

（2）臥底后由于巷道高度增加（最高處達(dá)到7.0 m），緊靠原有的支護(hù)無(wú)法保證巷道安全使用，因此采取補(bǔ)打幫錨索，提高圍巖強(qiáng)度的措施控制兩幫變形。幫錨索應(yīng)在臥底前進(jìn)行施工，規(guī)格為Φ22×5.3 m，設(shè)計(jì)預(yù)緊力不小于250 kN，按照每排每幫2 根，上下“之”字形布置的方式，距頂板分別為0.8 m 和1.5 m，間距2.0 m。為驗(yàn)證巷道實(shí)際使用效果，按照“十字布點(diǎn)法”在巷道內(nèi)設(shè)置巷道變形觀測(cè)點(diǎn)。通過(guò)連續(xù)1個(gè)月的觀測(cè)，巷道臥底后，采用幫錨索補(bǔ)強(qiáng)的巷道，頂?shù)装逦灰茷?0 mm，兩幫位移為15 mm，較以往同規(guī)格的巷道變形量大大降低，滿足了巷道的正常使用。

3.3 構(gòu)造區(qū)支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

巷道頂板為細(xì)粒砂巖，平均厚度為9.80 m，平均抗壓強(qiáng)度為81.47 MPa。為減少構(gòu)造區(qū)域支護(hù)影響，保證有效生產(chǎn)時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)施工中充分利用圍巖的自承作用，在頂板穩(wěn)定時(shí)，將施工排距由1.0 m增加至1.2 m，單日進(jìn)尺最高實(shí)現(xiàn)4.8 m，施工效率大幅提高。同時(shí)為保證頂板安全，在進(jìn)出構(gòu)造區(qū)域前后各5 m 使用槽鋼加錨索聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)頂板整體性，其他區(qū)域采用原有的錨網(wǎng)索支護(hù)，改變以往過(guò)構(gòu)造即架棚的工藝模式，現(xiàn)場(chǎng)證明支護(hù)強(qiáng)度滿足施工安全要求。頂板支護(hù)圖如圖1 所示。

3.4 揭煤施工技術(shù)措施

（1）本區(qū)域采用底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯的瓦斯治理技術(shù)，在巷道掘進(jìn)前，本區(qū)域有效抽采時(shí)間超過(guò)6 個(gè)月，在施工期間，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)構(gòu)造與煤體結(jié)合部的瓦斯含量已降至8 m3/t 以下，有效保證了揭煤作業(yè)的安全。

（2）在揭煤作業(yè)時(shí)，通過(guò)精準(zhǔn)探測(cè)，控制巷道揭煤位置，在巷道掘進(jìn)至距煤層法線距離剩余2 m時(shí)開(kāi)始施工揭煤平臺(tái)。平臺(tái)寬5.6 m（巷道的寬度），長(zhǎng)5.0 m，沿巷道掘進(jìn)方向施工。平臺(tái)施工完成后，在揭煤平臺(tái)上垂直底板施工2.0 m 深的炮眼，全斷面共設(shè)計(jì)54 個(gè)炮眼，總裝藥量54.8 kg，采用遠(yuǎn)距離爆破一次性揭煤。

（3）揭露煤層后，及時(shí)按煤層傾角修正巷道坡度。此階段，根據(jù)需要，可退機(jī)再進(jìn)行掃底，按照半煤巖掘進(jìn)，逐步過(guò)渡至正常頂板。

圖1 頂板支護(hù)圖

4 施工經(jīng)驗(yàn)

（1）巷道掘進(jìn)面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，僅用45 d就順利通過(guò)構(gòu)造區(qū)域，日最高進(jìn)尺達(dá)到4.8 m，較以往過(guò)構(gòu)造施工效率提高50%以上。機(jī)掘方式在安全性方面較炮掘操作方便，發(fā)生事故的概率小。

（2）構(gòu)造區(qū)域因地制宜選用合理的支護(hù)方式，是提高進(jìn)尺的關(guān)鍵因素。應(yīng)根據(jù)構(gòu)造區(qū)域頂板的穩(wěn)定程度，優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，在頂板穩(wěn)定區(qū)域充分利用圍巖自承作用，降低巷道支護(hù)成本，提高生產(chǎn)效率。

（3）要順利通過(guò)構(gòu)造區(qū)域，必須有可靠的地質(zhì)資料作為方案設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此過(guò)構(gòu)造前，應(yīng)加強(qiáng)鉆探，充分掌握構(gòu)造的產(chǎn)狀、性質(zhì)、影響范圍、瓦斯含量等數(shù)據(jù)，嚴(yán)格按照巷道腰線施工，確保以最短的巖巷距離通過(guò)構(gòu)造區(qū)域。

（4）本次施工，存在的不足之處為機(jī)組事故率較高，單月僅機(jī)組方面的事故影響共計(jì)40 h。分析原因，一方面是機(jī)組檢修人員日常維護(hù)不到位，對(duì)巖巷施工期間日常檢修項(xiàng)目缺少認(rèn)識(shí)，尤其是液壓系統(tǒng)的維護(hù)有待提高；另一方面是機(jī)組的配套問(wèn)題，EBZ160 機(jī)組雖然較以往的EBZ150 機(jī)組截割效率有所提高，但是僅就構(gòu)造區(qū)域而言還難以滿足施工需求，面對(duì)構(gòu)造異常復(fù)雜的地質(zhì)條件，有必要使用更大功率的機(jī)組，以充分發(fā)揮綜合機(jī)械化作業(yè)線的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

通過(guò)在長(zhǎng)平礦53031 巷大斷面巷道過(guò)斷層帶期間改革施工工藝、優(yōu)化構(gòu)造帶支護(hù)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備管理等措施，將構(gòu)造區(qū)域最高單日進(jìn)尺由2 m/d 提高至4.8 m/d，僅用時(shí)40 d 便通過(guò)了長(zhǎng)達(dá)110 m 的構(gòu)造帶，且未發(fā)生安全事故，在安全性、經(jīng)濟(jì)性上都取得了顯著的成效。