軟巖巷道采掘安全管理技術(shù)研究

靳冬冬

(霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司煤電綜合項(xiàng)目部， 山西 呂梁 033200)

1 前言

某井田內(nèi)可采煤層為8、9、10、11、12、13號(hào)煤層，8號(hào)煤層直接頂為泥巖。頂板節(jié)理、裂隙不發(fā)育，經(jīng)鉆孔取樣力學(xué)試驗(yàn)，泥巖抗壓強(qiáng)度0.9～1.7 MPa，平均為1.3 MPa，巖石堅(jiān)硬程度屬軟弱，屬于軟巖。底板為泥巖，泥巖抗壓強(qiáng)度1.3～4.3 MPa，平均為2.7 MPa，巖石堅(jiān)硬程度屬軟弱，屬中等冒落。井田8號(hào)煤層有2處采空區(qū)積水，1處巷道積水，采空區(qū)積水面積為47 357 m2，采空區(qū)積水量為40 747 m3，巷道積水長度約60 m，巷道斷面面積為4.05 m2，巷道積水量約194 m3；13號(hào)煤層共有1處采空區(qū)積水，2處巷道積水，采空積水面積約為21 300 m2，采空區(qū)積水量為76 780 m3，巷道積水長度約3 100 m，巷道斷面面積為4.05 m2，巷道積水量約10 044 m3。

該井田采用斜井- 平硐混合開拓方式，分別布置主斜井、副平硐及回風(fēng)立井3個(gè)井筒，以一個(gè)水平開采8號(hào)煤層，在8號(hào)煤層布置一個(gè)長壁式綜合機(jī)械化一次采全高回采工作面，以一井一面保證礦井0.90 Mt/a的生產(chǎn)能力。該井田為不規(guī)則的多邊形井田，井田內(nèi)8號(hào)煤層經(jīng)多年開采，且受風(fēng)氧化帶、不可采區(qū)域及村莊的多重影響，目前8號(hào)煤層只剩下一個(gè)長壁式綜采工作面，其余可采資源形成不規(guī)則塊段邊角煤資源，不能布置長壁式的綜采工作面，從而造成大量資源的浪費(fèi)。因此，在充分考慮技術(shù)和投資成本的前提下，解決本類資源的開采問題勢在必行。為保障8號(hào)煤層的順利開采，本文通過以下幾方面安全開采措施，保障煤層安全開采。

2 巷道掘進(jìn)安全管理措施

采用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行巷道掘進(jìn)與回采，掘進(jìn)巷道均為矩形斷面。在檢查與驗(yàn)收中按照《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50213—2010)中矩形斷面標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查和驗(yàn)收?，F(xiàn)通過以下幾方面措施保障巷道掘進(jìn)安全[1]。

2.1 掘進(jìn)工程安全管理措施

1) 巷道寬度

以設(shè)計(jì)巷道寬度為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)巷道的寬度進(jìn)行檢查。所有巷道允許誤差范圍：合格為-50～+200 mm，優(yōu)良為0～+100 mm。

如巷寬出現(xiàn)超出上述范圍的情況，以局部巷道超寬的長度為準(zhǔn)，按米處罰；巷寬不夠的，以欠寬巷道的長度為準(zhǔn)，按米處罰并要求及時(shí)進(jìn)行處理，否則加倍處罰。實(shí)際掘進(jìn)巷寬過大(超出標(biāo)準(zhǔn)300 mm以上)必須及時(shí)進(jìn)行加密錨桿、鋼帶、錨索等加強(qiáng)支護(hù)。

2) 巷道高度

以設(shè)計(jì)巷道高度為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)掘進(jìn)巷道的高度進(jìn)行檢查。所有巷道高度允許誤差范圍：合格為-50～+200 mm、優(yōu)良為0～+100 mm。

如巷高出現(xiàn)超出上述范圍的情況,以局部巷道超高的長度為準(zhǔn),按米處罰。沿底掘進(jìn)巷道，巷高不夠的必須掃頂處理,否則加倍處罰。

在遇地質(zhì)條件較差，頂板冒落嚴(yán)重較難控制情況下可酌情考慮。

3) 聯(lián)巷口、支巷口抹角及聯(lián)巷跨度

所有聯(lián)巷與支巷夾角嚴(yán)格按規(guī)程設(shè)計(jì)執(zhí)行，能開成90°聯(lián)巷的盡量開成90°。各個(gè)支巷聯(lián)巷開口、硐室口等地點(diǎn)的抹角及跨度規(guī)格尺寸見表1。

表1 連采機(jī)掘進(jìn)巷道抹角及跨度規(guī)格尺寸

備注：1.巷道寬度大于5 m執(zhí)行上述規(guī)定；巷道寬度小于5 m，在規(guī)定的基礎(chǔ)上增加0.5 m。2.聯(lián)巷其余三處直角均要抹1 m×1 m的小角。(消除應(yīng)力集中，減小對(duì)車輛輪胎及拖曳電纜的損壞，但抹角處必須支護(hù))。聯(lián)巷必須進(jìn)行反掃幫，但在反掃幫之后跨度不得超過規(guī)定范圍。

4) 巷道頂、底、幫臺(tái)階

巷道及巷道交叉點(diǎn)不允許留設(shè)頂臺(tái)階，掘進(jìn)巷道底臺(tái)階高差不超過100 mm。掘進(jìn)巷道幫臺(tái)階寬度不超過50 mm；支巷幫臺(tái)階寬度不超過100 mm。

2.2 巷道支護(hù)安全管理措施

每班施工的錨桿、錨索必須由施工班、組長按質(zhì)量要求做到根根檢查，不符合工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場整改或重新補(bǔ)打。

錨桿拉拔力試驗(yàn)取樣數(shù)量應(yīng)按下列規(guī)定：巷道每掘進(jìn)20～30 m或錨桿在300根以下，取樣不少于1組(不少于3根)；300根以上，每增加1～300根，相應(yīng)多取樣1組。

1) 錨桿安裝質(zhì)量

錨桿安裝必須牢固，托板密貼壁面，不松動(dòng)。

2) 錨桿間排距

錨桿安裝必須成行、成排，間排距允許誤差為-100～+100 mm。

3) 錨桿扭矩與抗拔力

頂錨桿的擰緊扭矩不小于120 N·m；幫錨桿扭矩不低于100 N·m，錨桿的抗拔力最低值不得小于設(shè)計(jì)值的90%。

4) 錨桿角度、錨桿孔深及錨桿外露長度

頂錨桿安設(shè)角度不小于75°，其余錨桿角度不超過其設(shè)計(jì)±3°；錨桿孔的深度允許偏差應(yīng)為0～50 mm；錨桿外露長度不大于50 mm。

5) 錨索預(yù)緊力

錨索鎖定后的預(yù)緊力不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值的90%。

6) 錨索角度、錨索安裝深度及錨桿外露長度

錨索角度不超過其設(shè)計(jì)±3°；錨索安裝的有效深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值的95%；錨索外露長度不大于300 mm。

7) 鋼帶、網(wǎng)片安裝

鋼帶必須緊貼頂板，錨桿必須架設(shè)于鋼帶的有效固定部位。金屬網(wǎng)片搭接不小于100 mm，網(wǎng)片綁扎牢靠。

3 工作面回采安全管理措施

連采機(jī)開采必須編制作業(yè)規(guī)程，采隊(duì)員工必須熟知煤礦“三大”規(guī)程及施工安全要求，通過以下幾方面安全措施，保障工作面回采安全。

3.1 工作面布置及回采工藝

(1)工作面布置方式應(yīng)根據(jù)開采區(qū)域具體情況選擇，并應(yīng)符合下列要求[2]：

①能較快形成投產(chǎn)工作面并達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力；

②有利于工作面生產(chǎn)接續(xù)；

③有利于運(yùn)輸、供電、通風(fēng)等條件要求；

④有利于防治水、火、瓦斯、煤塵等災(zāi)害，符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求；

⑤經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件合理。

(2)采煤工作面參數(shù)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存與開采技術(shù)條件、采煤工藝、技術(shù)裝備等因素，應(yīng)綜合分析合理確定，并符合下列規(guī)定：

①根據(jù)采掘設(shè)備適用條件，并考慮煤層自然發(fā)火因素，工作面支巷長度宜小于120 m，支巷寬度應(yīng)不小于5.0 m。支巷與主、輔運(yùn)輸巷的角度應(yīng)大于45°；

②連續(xù)采煤機(jī)宜采用斜切進(jìn)刀方式，采硐截割寬度應(yīng)為滾筒寬度，深度應(yīng)不大于11 m，如采硐深度超過6 m時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)使用遙控器操作連續(xù)采煤機(jī)，采硐與支巷的角度應(yīng)不小于30°；

③工作面宜布置為雙翼開采方式，頂板條件較差時(shí)可采用單翼開采；

④采用履帶行走式液壓支架支護(hù)時(shí)，開采后應(yīng)及時(shí)移架，支架滯后采硐開口的距離應(yīng)不大于0.5 m；

⑤采用全部垮落法管理頂板時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)履帶行走式液壓支架支護(hù)頂板，并制定安全專項(xiàng)技術(shù)措施；

⑥應(yīng)根據(jù)開采工藝、設(shè)備配套以及頂板管理等因素綜合確定煤柱留設(shè)的位置和尺寸，并在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。

3.2 煤柱留設(shè)安全措施

(1)平巷間煤柱20 m，根據(jù)實(shí)際條件合理確定，確保在生產(chǎn)過程中安全正常使用。

(2)根據(jù)支巷寬度確定支巷間回采煤柱尺寸。

(3)連續(xù)采煤機(jī)短壁開采區(qū)和其他區(qū)域的隔離煤柱一般留設(shè)20 m(大巷保護(hù)煤柱按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定留設(shè))，根據(jù)實(shí)際情況合理確定參數(shù)。

3.3 “一通三防”安全措施

(1)連續(xù)采煤機(jī)開采工作面應(yīng)建立完整可靠的通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，風(fēng)流穩(wěn)定，且易于管理，方便人員撤出和風(fēng)流調(diào)節(jié)控制，風(fēng)量、風(fēng)速要求應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。

(2)連續(xù)采煤機(jī)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)結(jié)合全風(fēng)壓通風(fēng)。工作面主、輔巷道采用全風(fēng)壓通風(fēng)，支巷采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

(3)連續(xù)采煤機(jī)開采工作面支巷、聯(lián)絡(luò)巷、平巷密閉應(yīng)合理可靠。

(4)連續(xù)采煤機(jī)工作面有害氣體的監(jiān)測探頭安設(shè)位置，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定。

(5)連續(xù)采煤機(jī)工作面及各運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)，應(yīng)防止浮煤堆積，對(duì)工作面回風(fēng)巷的氣體成分、氣溫以及水溫等情況進(jìn)行有效監(jiān)測和預(yù)報(bào)。

(6)連續(xù)采煤機(jī)工作面進(jìn)回風(fēng)巷及運(yùn)煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)應(yīng)安裝風(fēng)流凈化水幕，水幕應(yīng)覆蓋全斷面，達(dá)到霧化效果。

(7)工作面各運(yùn)煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)、溜煤眼上口及破碎機(jī)處應(yīng)安裝噴霧或密閉罩等防塵裝置。運(yùn)煤車輛應(yīng)盡量做到平衡行駛，防止在運(yùn)煤過程中灑煤造成揚(yáng)塵。

4 結(jié)論

通過對(duì)巷道掘進(jìn)、支護(hù)安全管理措施，保障了礦井巷道掘進(jìn)；通過工作面回采的安全措施保障了工作面安全開采，從而為礦井的安全開采提供了技術(shù)支撐。