多臺階施工法在大硐室快速掘進中的應用

摘 要：以潘一礦-788m充電硐室為例，介紹了正向多臺階施工法、礦用安全高效水膠炸藥在大硐室快速掘進中的應用情況，對應用效果進行了總結，并提出了相關建議。

關鍵詞：大斷面 硐室 多臺階 快速掘進

中圖分類號：TQ3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0037-01

1 概況

1.1 工程概況

-788 m充電硐室是潘一礦二水平改擴建工程，主要用途是為二水平使用的電機車進行充電。該硐室斷面為直墻半圓拱形，凈斷面、寬×高=5800×5000 mm，毛斷面、寬×高=7000×5820 mm（防腐地坪220 mm厚）。

1.2 地質概況

該地段內的煤（巖）層產狀為205°～210°<9°～10°。施工層位位于11-2煤與8煤之間，巷頂距11-2煤層法距為30.8 m，巷底距8煤層頂板法距為59.4 m。所掘巖性為細砂巖，厚6.0 m。

2 作業方式及勞動組織

2.1 勞動組織及施工方法

采用“三·八”工作制，正規循環作業，兩掘一噴，順序作業。正向多臺階施工方法，上臺階長度保持在5～6 m，中臺階長度保持在4～5 m，上臺階高度2.4～2.6 m，中臺階高度2.0～2.2 m，下臺階高度1.0～1.2 m，上、中、下分層同時起爆。（如圖1）

2.2 工藝流程

（1）生產工藝：采用兩掘一噴，錨網噴一次支護。

（2）錨網噴一次支護工藝流程：交接班→安全檢查（頂板、瓦斯、工程質量、探頭位置）→鉆眼→裝藥聯線→放炮→安全檢查→灑水滅塵→出貨→迎頭臨時支護→打錨桿→初噴（后方打錨桿（索）、掛網、復噴）→養護→整理。

3 爆破器材及爆破參數

3.1 爆破器材選型

雷管：煤礦許用毫秒延期電雷管（最后一段延期時間不超過130 ms）。炸藥：礦用安全高效水膠炸藥。起爆器型號：MFB-200型。

3.2 礦用安全高效水膠炸藥適用條件

（1）距突出煤層法距≥10 m的巖巷。（2）井筒、石門揭穿突出煤層前、后法距10 m范圍外的巖巷。（3）巖石巷道處于非地質構造帶、非瓦斯異常帶、非應力集中區。（4）前探鉆孔及炮眼內瓦斯無異常。

3.3 爆破參數

（1）裝藥方式：正向裝藥。（2）聯線方式：串聯。（3）炮眼布置方式：①上臺階布置6個槽子眼，眼口水平間距1200 mm；眼底水平間距200 mm，垂直間距530 mm，以巷道中心線為軸對稱布置，另外布置22個輔助眼，25個周邊眼，11個底眼。輔助眼、周邊眼和底眼均為直眼。槽子眼深度2450 mm，其他眼深均為2300 mm，周邊眼間距控制在350 mm以內，底眼間距控制在400～500 mm。②中臺階布置四排共59個炮眼，直眼，眼深2300 mm。③下臺階布置三排共45個炮眼，其中15個底眼，85°扎腳，其余均為直眼，眼深2300 mm。（4）裝藥量：上臺階槽子眼每個炮眼2卷藥；輔助眼每個炮眼3卷藥；周邊眼每個炮眼2卷藥，小計158卷；中臺階每個炮眼2卷藥，小計118卷；下臺階每個炮眼2卷藥小計50卷，合計326卷共120.78 kg。

4 支護工藝及參數

4.1 臨時支護

（1）支護參數。臨時支護采用型號為DWB28-30/100型輕型單體液壓臨時支柱，數量不少于2根，具體根據迎頭實際情況確定，帽采用規格為長×寬×厚=500×250×60 mm的新木料。臨時支柱居中布置，左右間距為1.2～1.6 m、前后間距為1.2～1.4 m（打設臨時支護要避開錨桿眼位置）。

（2）支護工藝。放炮驗炮后，首先進行敲幫問頂，用長柄工具（不短于2 m）將浮矸危巖找盡；然后先將頂網壓茬連接好，用12 #鐵絲將鋼筋網連接牢固，連接點間距不大于200 mm；避開鋼筋網壓茬處按照支護參數要求布置臨時支柱，打足勁，接實頂板；最后方可在臨時支護下進行其它工作。最大控頂距不大于2.5 m。

4.2 永久支護

（1）支護參數。采用錨網噴支護，噴厚100 mm，強度C20。錨桿采用Ф20×2200 mm高強錨桿，間排距800×800 mm；樹脂藥卷：每根錨桿配兩卷，幫部采用Z2850型，拱部采用Z2355型；鋼網采用Ф6.5 mm，長×寬=2100×900 mm（網孔：150×150 mm）。錨索規格：Ф15.24×6200 mm，每排5根，間距1.5 m，排距3 m，每根錨索配4卷Z2355型樹脂藥卷。

（2）永久支護與迎頭的位置關系。幫、頂錨桿支護緊跟迎頭；巖性穩定時，初噴滯后迎頭不大于5 m，巖性松軟時，初噴緊跟迎頭；復噴緊跟耙矸機后，頂板破碎時，頂部復噴緊跟迎頭。

5 安全技術措施

5.1 頂板管理安全技術措施

（1）采用液壓單體臨時支護時，要用防倒繩，閥芯要指向巷幫。（2）幫、頂錨桿支護必須緊跟迎頭，錨索滯后迎頭不大于2排。（3）施工頂板錨桿（索），攪拌結束后，要等3min后方可去掉錨桿打眼機。（4）各類探眼，嚴禁用作錨桿（索）孔。

5.2 放炮及火工品管理安全技術措施

（1）嚴格執行一次打眼、一次裝藥、一次放炮制度，嚴禁裝藥與打眼同時進行。（2）底眼裝藥時必須采用抗靜電彩帶作為標識。（3）爆破地點附近20 m以內風流中瓦斯濃度達到0.8%時，嚴禁爆破。（4）工作面在施工下部炮眼前，必須將迎頭3 m內的浮矸出盡，見實幫實底，且不得在水中打眼。（5）使用礦用安全高效水膠炸藥時，必須滿足適用條件及使用范圍。

6 應用小結

6.1 效果

采用正向多臺階施工法與全斷面施工法和普通臺階施工法相比，有效降低了巷道相對高度，有利于巷道頂、幫管理，便于支護操作，降低了片幫幾率。同時增加了掘進頭的自由面數量，減小了爆破阻力，提高了爆破效果。增加了工作平臺，便于并行作業，提高了工時利用率。礦用安全高效水膠炸藥的應用，大大提高了循環單進水平。礦用安全高效水膠炸藥和正向多臺階施工法的聯合應用，是實施硬巖大硐室快速掘進的有效方法。

6.2 建議

（1）正向多臺階施工法，對職工操作熟練程度要求較高，對掘進打眼工數量要求較多，否則難以實現平行作業，無法體現正向多臺階施工法的優勢。爆破時，幾個分層必須同時起爆，打眼和裝藥不能同時進行。（2）使用礦用安全高效炸藥時，必須滿足適用條件和使用范圍要求。原則上掏槽眼不低于2.5 m深，周邊眼及輔助眼不低于2.3 m深。