白坪礦聯(lián)巷施工方案設(shè)計

喬軍偉，張力友

(鄭煤集團白坪煤業(yè)公司， 河南登封市 452481)

白坪礦聯(lián)巷施工方案設(shè)計

喬軍偉，張力友

(鄭煤集團白坪煤業(yè)公司， 河南登封市 452481)

受地質(zhì)條件影響，白坪煤業(yè)公司11151工作面提前停采。為了滿足無極繩絞車的運行、支架及正常生產(chǎn)中的物料運輸，設(shè)計“S”型巷道連接方式，并利用CAD制圖模擬法確定了巷道的斷面尺寸，應(yīng)用效果明顯。

“S”型巷道;無極繩絞車;CAD制圖模擬法;聯(lián)巷施工

0 前言

白坪煤業(yè)公司是1座設(shè)計能力為180萬t/a的大型礦井，位于登封煤田穎陽—蘆店向斜的南翼東段，主采二1煤層。11151工作面為該礦首采工作面，西為軌道、皮帶、回風(fēng)上山，東南為教學(xué)二礦與我公司邊界，南部為11171綜采準(zhǔn)備工作面，11171準(zhǔn)備工作面與11151工作面之間留有3 m保護煤柱。受地質(zhì)條件影響，11151工作面煤層屬典型的松軟不穩(wěn)定煤層，頂?shù)装迤鸱螅簩雍穸葹?～16.5 m，受滑動構(gòu)造影響，11151工作面至560 m時工作面大范圍采碴，平均煤厚僅0.6 m，因推進困難，導(dǎo)致提前結(jié)束，同時11171工作面上順槽預(yù)利用其下順槽剩余約600 m巷道，則必須設(shè)計聯(lián)巷與11171準(zhǔn)備工作面上順槽相聯(lián)或擴修原聯(lián)巷來滿足無極繩絞車的正常運行、安裝時綜采支架的運輸及正常生產(chǎn)中物料的運輸。

1 聯(lián)巷施工方案設(shè)計

1.1 方案的提出

聯(lián)巷施工要求必須滿足無極繩絞車的正常運行(轉(zhuǎn)彎角度小于60°)、安裝時綜采支架的運輸及正常生產(chǎn)中物料的運輸[1]。相應(yīng)提出以下3個方案。

方案Ⅰ，擴修原3 m聯(lián)巷。但此方案聯(lián)巷轉(zhuǎn)彎角度為90°，不滿足無極繩絞車的正常運行。

方案Ⅱ，利用穿尖交岔點與11171上順槽相聯(lián)。此方案穿尖交岔點長度短、施工簡單、通風(fēng)阻力小，但是承載能力低。如圖1所示，聯(lián)巷轉(zhuǎn)角分別為20°、45°、60°設(shè)計時，預(yù)留三角煤柱體積小、壓力大、巷道變形速度快，不利于維護，而聯(lián)巷轉(zhuǎn)角為20°時則具有可行性。

圖1 穿尖交岔點聯(lián)接

方案Ⅲ，利用曲線交岔點與11171上順槽相聯(lián)。此方案較穿尖交岔點施工復(fù)雜但是承載能力高，如圖2所示。

1.2 方案的確定

巷道連接處拐彎時，每次拐彎角度不同，巷道寬度不同，拐彎區(qū)巷道剝幫尺寸很難確定，一般利用CAD制圖的方法來模擬在巷道內(nèi)設(shè)備運輸過程中拐彎時機體的外緣軌跡，從而確定拐彎區(qū)兩幫或一幫剝寬的具體尺寸[3，4]。此方法可避免剝寬太大造成拐彎區(qū)空頂面積過大，增加支護難度和現(xiàn)場施工危險性;又可避免局部剝寬小，運輸設(shè)備無法通過，導(dǎo)致重新剝幫、浪費工時[5，6]。

圖2 曲線交岔點

聯(lián)巷需要滿足安裝時支架的運輸。該礦大平板車軸距1.6 m、高0.4 m，支架最大尺寸為長 6.7 m、高1.8 m。11151工作面下順槽采用12.7 m2U型鋼支護，距道面2.2 m處，巷道受壓后有效寬度為3.5 m;無極繩絞車運行速度為1.12 m/s，最小曲率半徑不得小于軸距7倍，故曲率半徑為12 m。利用CAD制圖模擬法確定巷道斷面尺寸。

(1)尖點聯(lián)巷轉(zhuǎn)角20°時支架運輸模擬如圖3所示。從圖中可知，其可滿足支架運輸，但聯(lián)巷開口抬門寬度達到7.5 m，若穿“丁”字頭，抬門梁需要達到8 m，施工難度大，支護維護困難。

圖3 尖點聯(lián)巷(轉(zhuǎn)角20°)支架運輸模擬

(2)曲線聯(lián)巷滿足支架運輸模擬如圖4所示，可滿足支架運輸，聯(lián)巷開口抬門寬度達到5 m，穿“丁”字頭，抬門梁只需5.5 m，施工有可操作性。且陰影部分注漿加固后，維護難度不大。

圖4 曲線聯(lián)巷支架與運輸模擬

因此，從施工及后期支護難度方面考慮，方案Ⅲ更為合理。

2 結(jié)論

根據(jù)實際情況，白坪煤業(yè)公司采用“S“型彎道聯(lián)巷，“S”型巷道軌道的鋪設(shè)采用了曲率半徑為12 m的護軌裝置，安裝調(diào)試后服務(wù)完成了11171綜采工作面的安裝及工作面生產(chǎn)后的物料運輸，服務(wù)期間除彎道壓繩輪個別磨損更換外沒出現(xiàn)任何事故和故障。該方案減少掘進巷道約500 m，節(jié)約費用約200萬元，加快了11171工作面的貫通，保證了綜采工作面的正常接替。同時利用CAD制圖模擬法確定聯(lián)巷斷面尺寸，極大地減少了工時，降低了支護難度，為以后類似情況積累寶貴經(jīng)驗。

[1] 黃桂芝，孫廣義，吳 強.“Z型折返式”過斜巷中較大斷層的研究[J].中國礦業(yè)，2002，11(3):53 －54.

[2] 辛東京.沿空機巷與采空區(qū)集運巷連接方式的探討[J].礦業(yè)工程，2008，6(3):22 －23.

[3] 尹 力，佟海龍，朱真才.綜采面成套設(shè)備選型與布置的計算機輔助設(shè)計[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38(7):81 －83.

[4] 陳莉莉.對煤礦CAD繪圖技術(shù)理論的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，14:35 －37.

[5] 張志強，林淑文，王次洋.利用CAD制圖模擬法確定綜掘巷道拐彎區(qū)尺寸[J].山東煤炭科技，2009，(1):71 －73.

[6] 張 峰.井巷工程AutoCAD作圖設(shè)計法探討[J].煤炭技術(shù)，2008，27(1):148 －150.

2010－12－31)

喬軍偉(1981－)，男，河南登封人，助理工程師，從事采礦技術(shù)管理工作。