大坡度巷道掘進技術(shù)的研究及應(yīng)用

張冠華

（冀中能源股份有限公司 邢東礦，河北 邢臺 054000）

0 引言

隨著國家科技進步及老舊煤礦后期開采方式的改變，許多煤礦需要在原有條件的基礎(chǔ)之上進行技改，通過施工聯(lián)巷使原有巷道聯(lián)通，起到通風(fēng)、運輸?shù)茸饔谩６@些需要施工的巷道在礦井初設(shè)期間沒有謀劃，原巷道之間可能落差較大，若施工立井周期長，需要技改的困難較多，因此需掘進坡度較大巷道。

同時，為解決“三下”壓煤難題，延長礦井壽命，邢東礦自2021 年全部改為充填開采，而矸石充填所需矸石從井上運輸至采煤工作面要有較長的運輸距離，新掘巷道工程量巨大，因此該礦充分利用原有的-760 回風(fēng)巷、1100 南部采區(qū)集中運料巷和1100 南部采區(qū)集中運料配巷等巷道，在這些巷道的基礎(chǔ)上建立運矸充填系統(tǒng)，1100 南部采區(qū)矸石倉繞道剖面圖如圖1 所示。

圖1 1100 南部采區(qū)矸石倉繞道剖面圖Fig.1 Cross section of gangue bin in 1100southern mining area

1 大坡度上山施工方法

1.1 爆破施工

采用炮掘法施工，爆破材料為8 號煤礦許用毫秒雷管及Ⅱ級煤礦許用乳化炸藥。

（1） 巷道掘進采用正向裝藥結(jié)構(gòu)，即起爆藥卷位于孔口側(cè)。

（2） 起爆器采用MFB-200 發(fā)直流型。

（3） 雷管選用1、3、5 ms 延期電雷管，最后一段延期時間不超過130 ms，腳線長2.5 m，封孔材料使用水炮泥、黃泥。

（4） 使用乳化炸藥，藥卷直徑32 mm，藥卷重量200 g。

（5） 巖巷采用楔形掏槽，掏槽眼加深200 mm，炮眼深度為2.0 m，爆破深度為1.8 m，周邊眼布置在巷道設(shè)計輪廓線內(nèi)50 mm 周圈上，底眼口距底板50 mm，底眼俯角2°，深度均為1.8 m，爆破深度為1.6 m。

（6） 施工中可根據(jù)實際情況，適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)。

1.2 臨時支護

采用前探梁支護方式，前探梁采用可調(diào)式鉸接前探梁（圖2），使用槽鋼經(jīng)開槽、焊接等加工而成。具體操作方法為，操作人員站在完好錨桿支護進行敲幫問頂，用長柄工具處理干凈頂幫的活矸，確保無問題后，人員站在完好錨桿支護下將已聯(lián)成一體的金屬網(wǎng)及鋼帶托至預(yù)定位置，然后用錨桿機支起托梁將已連接好的金屬網(wǎng)緊貼空頂，按中線調(diào)整好鋼帶位置，然后進行打頂施工。上前探梁時，必須有專人監(jiān)護頂板及巷幫。

圖2 可調(diào)式鉸接前探梁示意Fig.2 Indication of adjustable hinge front probe beam

1.3 永久支護

通過選擇合理的支護方式，提高巷道的掘進速度，同時有效控制頂板離層和冒頂現(xiàn)象的發(fā)生，達到巷道支護的預(yù)期效果[1]。1100 南部采區(qū)矸石倉繞道永久支護方式為全斷面錨噴支護，采用φ22 mm×2400 mm 螺紋鋼超強錨桿進行支護，間排距800 mm×800 mm；采用φ21.8 mm×8500 mm19股鋼絞線錨索對頂板加強支護，邁步交叉式布置，間排距1600 mm×1600 mm，支護完成噴射混凝土C20，噴厚100 mm，支護斷面示意如圖3 所示。每循環(huán)作業(yè)時，只有在確認臨時支護完好的情況下，再由外向里、由中間到兩邊對巷道進行支護，并根據(jù)巖性變形適當(dāng)調(diào)整兩幫錨桿滯后4 ～6 排打設(shè)。堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，在上一循環(huán)支護完成后，再進行下一循環(huán)作業(yè)。

圖3 支護斷面示意Fig.3 Support section indication

2 安全措施

（1） 由于巷道坡度較大，為保證支護作業(yè)安全，必須在支護前搭設(shè)作業(yè)平臺[2]。放炮后出渣時，利用耙?guī)r機將掘進工作面矸石攤開扒平形成作業(yè)平臺，預(yù)留適量矸石，確保工作面平臺形成后高度不大于2.5 m，且后路形成緩沖斜坡便于行走，一方面避免嚴(yán)禁過多出渣造成巷道過高、支護困難，另一方面降低施工位置距頂板高度，確保支護作業(yè)安全。作業(yè)平臺示意如圖4 所示。

圖4 支護作業(yè)平臺示意Fig.4 Supporting operation platform

（2） 巷道開口后，在巷幫鋪設(shè)麻繩，麻繩直徑不小于20 mm，長度隨巷道延伸逐漸延長，固定于行人幫距底板高度1 m 處，方便工作人員在巷道內(nèi)行走[3]。

（3） 打眼施工及頂板支護施工前，必須使用網(wǎng)片將迎頭封住，迎頭最少打設(shè)2 根不小于1.8 m長的全螺紋錨桿，將網(wǎng)片固定在錨桿上，從頂板往下依次封住，封閉高度不小于1.5 m，保證迎頭掉渣不傷人。

（4） 巷道內(nèi)刮板輸送機必須安裝擋煤板，并沿擋煤板固定一排接頂網(wǎng)片，防止出渣時渣塊滾落傷人。

（5） 耙?guī)r機司機前方全巷道斷面設(shè)置高度不小于500 mm 的擋板，并設(shè)置可移動擋板，在耙?guī)r作業(yè)時擋在司機前方，保證耙?guī)r時渣塊不會沿巷道滾落[4]。

（6） 在巷道中部位置布置擋矸簾，配合可拆卸擋板防止巷道溜渣傷人，擋矸簾示意如圖5所示。

圖5 防矸石下滑擋矸簾示意Fig.5 The indication of anti-falling gangue curtain

（7） 巷道內(nèi)管路、線纜、軌道等必須采取相應(yīng)的防下滑、防拔脫措施。

3 應(yīng)用效果

邢東礦設(shè)計確定在-760 回風(fēng)巷的基礎(chǔ)上延申作為運矸巷，在1100 南部采區(qū)集中運料巷與-760回風(fēng)巷之間做矸石倉作為矸石存放及轉(zhuǎn)載點。為溝通-760 回風(fēng)巷與1100 南部采區(qū)集中運輸巷，需掘進1100 南部采區(qū)矸倉繞道以供通風(fēng)，該巷道在1100 南部采區(qū)集中運輸巷下端開口，上山掘進，巷道坡度為34°。該巷道掘進方式采用炮掘法施工，MQC-130DC 型風(fēng)動錨桿機打設(shè)頂支護，采用YT-7655B 型風(fēng)動鑿巖機打設(shè)幫支護，出砟使用P-60B 型耙?guī)r機配合40T 刮板輸送機出砟。20 d 完成了掘進70 m 的施工任務(wù)，開創(chuàng)了邢東礦大坡度上山掘進的先例。

4 結(jié)語

大坡度巷道與平巷相比，在掘進、支護、安全生產(chǎn)等方面存在諸多難點。本文根據(jù)所施工的1100 南部采區(qū)矸石倉繞道34°超大坡度的具體條件，對相關(guān)問題進行了深入的探索與研究，提出了針對掘進、支護及相關(guān)安全生產(chǎn)方面的一些方法，在實際生產(chǎn)中取得了顯著成效，為礦井技改、生產(chǎn)系統(tǒng)高效銜接提供了保障。