復(fù)雜條件下大斷面巷道雙向開(kāi)口施工工藝

劉瑞軍

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云韓家洼煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

1 概況

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云韓家洼煤業(yè)有限公司韓家洼煤礦203 運(yùn)輸順槽位于井田二采區(qū)，設(shè)計(jì)掘進(jìn)長(zhǎng)度919 m，寬度5.0 m，高度4.5 m。巷道北部為韓家洼煤礦開(kāi)采邊界，東部50 m 處為202 工作面采空區(qū)，南部為二采區(qū)大巷。

203 運(yùn)輸順槽從南二采區(qū)膠帶大巷開(kāi)口施工，掘進(jìn)煤層為22#層。偽頂平均厚0.3 m，巖性為碳質(zhì)泥巖及粉砂巖；直接頂為砂質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖，厚1.10 m；基本頂為砂礫巖及粗細(xì)砂巖，厚4.20～26.93 m，一般4～6 m，穩(wěn)定性好。

2 巷道開(kāi)口施工方案對(duì)比分析

為縮短203 運(yùn)輸順槽開(kāi)口施工工期，保證巷道安全高效掘進(jìn)，對(duì)巷道施工方案進(jìn)行分析對(duì)比[1-5]。

2.1 施工方案

2.1.1 方案一 先施工運(yùn)料繞道

1）203 運(yùn)輸順槽先從采區(qū)輔運(yùn)巷開(kāi)口施工203運(yùn)料繞道，運(yùn)料繞道施工長(zhǎng)度為150 m，然后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段，反掘長(zhǎng)度為120 m，機(jī)頭硐室段施工到位后再施工輔皮聯(lián)巷，最后掘進(jìn)正巷。

2）施工期間在運(yùn)料繞道內(nèi)、采區(qū)輔運(yùn)巷以及3#聯(lián)巷各安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)出煤，施工機(jī)頭硐室段時(shí)安裝一部帶式輸送機(jī)。在采區(qū)輔運(yùn)巷安裝2 臺(tái)55 kW 局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。

2.1.2 方案二 先施工輔皮聯(lián)巷（4#聯(lián)巷）

1）先從采區(qū)輔運(yùn)巷開(kāi)口施工4#聯(lián)巷形成運(yùn)料系統(tǒng)，聯(lián)巷施工到位后再?gòu)妮o運(yùn)巷開(kāi)口施工203 運(yùn)料繞道，繞道施工到位后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段，最后施工正巷。

2）在掘進(jìn)4#聯(lián)巷時(shí)，在采區(qū)輔運(yùn)巷、3#聯(lián)巷各安裝一部帶式輸送機(jī)出煤；當(dāng)4#聯(lián)巷施工到位后，將3#聯(lián)巷內(nèi)帶式輸送機(jī)拆裝至4#聯(lián)巷內(nèi)，然后將輔運(yùn)巷內(nèi)帶式輸送機(jī)機(jī)頭安裝至運(yùn)料繞道開(kāi)口處，皮帶尾與4#聯(lián)巷帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。

2.1.3 方案三 雙向開(kāi)口施工

1）從采區(qū)膠帶大巷對(duì)4#聯(lián)巷開(kāi)口施工，開(kāi)口到位后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段，最后反掘203 運(yùn)料繞道。

2）巷道掘進(jìn)期間，在采區(qū)皮帶巷進(jìn)風(fēng)流中安裝2 臺(tái)55 kW 局部通風(fēng)機(jī)，4#聯(lián)巷掘進(jìn)時(shí)采用耙?guī)r機(jī)與盤(pán)區(qū)皮帶巷聯(lián)合出煤。掘進(jìn)機(jī)頭硐室段時(shí)，在巷道內(nèi)安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)與盤(pán)區(qū)帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。

2.2 施工方案對(duì)比分析

1）方案一、二，巷道開(kāi)口空間大、施工條件相對(duì)較好；但巷道施工期間安裝的設(shè)備數(shù)量多，煤矸運(yùn)距長(zhǎng)，設(shè)備管理、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大，通風(fēng)距離長(zhǎng)，通風(fēng)阻力大。在203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工到位后，需二次挑頂施工，增加了巷道支護(hù)成本費(fèi)用，且挑頂施工危險(xiǎn)系數(shù)高。

2）方案三，實(shí)現(xiàn)了大斷面超高巷道一次性成型，避免了二次挑頂施工時(shí)頂板破碎、支護(hù)成本費(fèi)用高、支護(hù)難度大等難題。同時(shí)，施工期間僅需安裝一部帶式輸送機(jī)即可，減少了設(shè)備安裝數(shù)量，通風(fēng)路線短、風(fēng)阻小。

通過(guò)對(duì)比分析，決定對(duì)203 運(yùn)輸順槽開(kāi)口段采用雙向開(kāi)口施工工藝。

3 雙向開(kāi)口施工工序

3.1 前期準(zhǔn)備工作

1）先由地測(cè)科現(xiàn)場(chǎng)給定203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段開(kāi)口位置，在盤(pán)區(qū)皮帶巷上方搭設(shè)長(zhǎng)度為6.0 m、寬度為5.0 m（皮帶巷寬度）的工作盤(pán)。

2）工作盤(pán)采用直徑為300 mm 原木搭設(shè)而成，采用3 根長(zhǎng)為1.8 m 原木以及爪釘施工工作盤(pán)腿，盤(pán)腿呈交叉十字形，共計(jì)6 個(gè)，每2 個(gè)為一組。盤(pán)腿施工后，在每一組盤(pán)腿上搭設(shè)一根長(zhǎng)度為4.5 m圓木形成盤(pán)基架。

3）盤(pán)基架施工完后，在其上方鋪設(shè)原木并采用爪釘進(jìn)行固定，工作盤(pán)搭設(shè)高度為1.8 m。工作盤(pán)搭設(shè)完成后，再沿膠帶輸送機(jī)中心線施工漏煤眼，漏煤眼為長(zhǎng)×寬=1.5 m×1.0 m。同時(shí)，在203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭開(kāi)口側(cè)安裝一部礦用隔爆型耙?guī)r機(jī)。

3.2 挑頂施工

1）由于203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室施工高度為5.0 m，而采區(qū)皮帶巷高度為4.0 m，所以需對(duì)采區(qū)皮帶巷頂板進(jìn)行挑頂施工，采用松動(dòng)爆破挑頂施工工藝。

2）挑頂長(zhǎng)度及寬度為5.0 m，挑頂高度為1.0 m，共計(jì)布置5 排松動(dòng)爆破鉆孔，鉆孔深度為1.0 m，直徑為30 mm，每排布置5 個(gè)，鉆孔間排距為1.0 m，鉆孔與頂板布置仰角為82°。

3）每個(gè)爆破孔內(nèi)填裝一支礦用乳化炸藥及一支毫秒延期電雷管，爆破炮孔數(shù)量為5 個(gè)，爆破后及時(shí)對(duì)頂板施工錨桿（索）永久支護(hù)。

3.3 分層爆破施工工藝

采區(qū)運(yùn)輸大巷挑頂完成后，從運(yùn)輸巷開(kāi)口施工4#聯(lián)巷。為了提高巷道施工效率以及降低超高巷道支護(hù)難度，決定采用分層爆破施工工藝。

1）4#聯(lián)巷沿采區(qū)運(yùn)輸巷挑頂后的頂板進(jìn)行開(kāi)口，上分層采用光面爆破施工工藝，施工斷面為寬×高=5.5 m×3.5 m，下分層采用松動(dòng)爆破施工工藝，施工斷面為寬×高=5.5 m×1.5 m。

2）上分層掘進(jìn)長(zhǎng)度為15 m，全斷面共計(jì)布置40個(gè)爆破鉆孔。其中掏槽孔8 個(gè)，深度為2.0 m，單孔裝藥量為1.2 kg；輔助孔14 個(gè)，周邊孔18 個(gè)，輔助孔及周邊孔深度為1.8 m，單孔裝藥量為0.9 kg。

3）上分層單茬光面爆破施工后，采用耙?guī)r機(jī)進(jìn)行排矸。當(dāng)上分層掘進(jìn)15 m 后，以10°俯角下山掘進(jìn)，掘進(jìn)15 m 揭露煤層底板后近水平掘進(jìn)，15 m 后4#聯(lián)巷斷面規(guī)格寬×高=5.5 m×3.5 m。如圖1。

圖1 機(jī)頭硐室段雙向開(kāi)口施工平面示意圖（mm）

4）4#聯(lián)巷下山掘進(jìn)到位后，從聯(lián)巷15#處向采區(qū)運(yùn)輸巷反掘，對(duì)聯(lián)巷留底區(qū)進(jìn)行施工，采用松動(dòng)爆破施工工藝，起底深度為1.5 m，每排布置4 個(gè)爆破松動(dòng)孔，孔深為1.2 m，裝藥量為0.3 kg。爆破后采用耙?guī)r機(jī)進(jìn)行排矸，直至留底區(qū)全部爆破完成。

5）4#聯(lián)巷施工到位后，將耙?guī)r機(jī)拆除并安裝在工作盤(pán)對(duì)面?zhèn)?，然后?duì)203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室進(jìn)行開(kāi)口施工，施工工藝與4#聯(lián)巷施工工藝相同。

4 應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工工藝進(jìn)行對(duì)比分析，確定采用雙向開(kāi)口施工工藝，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用取得了顯著成效：

1）縮短了施工工期。202 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí)，施工周期為42 d，而203 運(yùn)輸順槽采用雙開(kāi)口施工工藝后施工周期為33.5 d，施工周期縮短了8.5 d。

2）減少了設(shè)備安裝數(shù)量。與傳統(tǒng)施工工藝相比，采用雙向開(kāi)口施工工藝后機(jī)頭硐室段在施工過(guò)程中只需安裝一部帶式輸送機(jī)，減少了巷道掘進(jìn)期間設(shè)備安裝數(shù)量，同時(shí)局部通風(fēng)機(jī)安裝在采區(qū)運(yùn)輸巷內(nèi)，通風(fēng)距離短、通風(fēng)阻力小。

3）降低支護(hù)成本費(fèi)用。230 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段長(zhǎng)度按50 m 計(jì)算，采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí)需對(duì)機(jī)頭硐室段頂板進(jìn)行挑頂并重新支護(hù)，每米布置6 套錨桿1 根W 型鋼帶和1 根錨索，支護(hù)成本費(fèi)用為0.13萬(wàn)元，50 m 長(zhǎng)度總支護(hù)費(fèi)用為6.5 萬(wàn)元；每班配備4 人進(jìn)行挑頂施工，挑頂周期為12 d，人工費(fèi)用為2.3萬(wàn)元。而采用雙向開(kāi)口施工工藝后，避免了硐室段頂板挑頂施工工藝，減少支護(hù)、勞動(dòng)費(fèi)用9.8 萬(wàn)元。

4）保證了施工安全。采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí)需對(duì)機(jī)頭硐室段頂板進(jìn)行二次挑頂施工，受爆破震動(dòng)影響挑頂區(qū)頂板圍巖破碎嚴(yán)重，在二次挑頂過(guò)程中很容易出現(xiàn)頂板垮落事故，而采用分層施工工藝后實(shí)現(xiàn)了大斷面巷道一次性成型，避免了巷道二次挑頂，提高巷道施工安全系數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工斷面大、施工條件復(fù)雜，通過(guò)對(duì)其施工工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，縮短了大斷面巷道施工周期，降低了支護(hù)及勞動(dòng)成本費(fèi)用，解決了復(fù)雜條件下大斷面巷道施工難度大、效率低等技術(shù)難題，取得了顯著應(yīng)用成效。