復雜水文條件連采快速掘進技術分析

武少國　魏廣軍

摘 要：目前，由于礦井的開采深度、范圍正在逐年增加以及開采的機械化水平也在逐漸提高，礦井要想實現高產高效，面臨的首要問題是解決不利的復雜水文地質條件。本文分析了葫蘆素礦的復雜水文地質條件，根據其存在的實際情況，有針對性的提出了連采快速掘進經驗，這一經驗的實施，不僅增強了礦井掘進面的安全性，還提高了礦井連采的掘進速度。

關鍵詞：復雜水文地質；煤巷；連采；掘進技術

1 前言

葫蘆素煤礦是中天合創有限責任公司300萬噸/年二甲醚項目的配套建設礦井，建井規模為13.0Mt/a，礦井設計服務年限90年。礦井位于內蒙古自治區鄂爾多斯市烏審旗、伊金霍洛旗境內，在呼吉爾特礦區的中部，該井田南北走向長度約7.4km，東西傾斜寬約13.4km，井田面積92.761km2，可采煤層為2-1、2-2中、3-1、4-1、4-2中、5-1、5-2及6-2煤層共8層。其中有4層（2-2中、3-1、5-2、6-2煤層）為全區可采或基本全區可采的較穩定～穩定煤層，4層（2-1、4-1、4-2中、5-1煤層）為大部可采的較穩定～穩定煤層。井田開拓方式為立井開拓，目前正處于建井階段。

2 水文地質條件

礦井范圍內主要含水層為第四系風積沙、白堊系志丹群砂巖裂隙含水層、侏羅系安定組砂巖裂隙含水層，礦井采掘期間主要充水水源是頂板砂巖裂隙水，間接充水水源為白堊系孔隙裂隙水和第四系孔隙水。第四系孔隙含水層與白堊系砂巖含水層之間有較好的水力聯系；白堊系砂巖含水層與侏羅系砂巖含水層之間在勘查區中東部地區水力聯系相對較差。預測2煤組首采盤區開采期間礦井正常涌水量440m3/h，最大涌水量為746m3/h，根據西安煤科院編制的《葫蘆素礦煤礦水文地質類型劃分報告》，礦井水文地質類型劃定為復雜類型。

3 施工設備及方法

采用連續采煤機單巷沿煤層底板一次成巷施工，由四臂錨桿機完成巷道頂支護，由兩臂錨桿鉆機完成巷道幫支護。在掘進前，掘進工作面嚴格執行“有掘必探、先探后掘”的原則對該巷道進行超前鉆探，采用千米長探與物探相結合。

選用一臺12CM15-10B型連續采煤機完成割煤和裝煤工序，選用一臺10SC32-48C型梭車將連采機采出的煤轉運至PZL460/150型破碎機，后接DTL-120皮帶輸送機，選用一臺CMM4-25型四臂錨桿機完成巷道頂支護，由CMM2-15型全液壓錨桿錨索鉆車完成巷道幫部及錨索支護。采用循環掘、支工藝進行施工。用防爆無軌膠輪車完成材料及小型設備的運送、搬移，用人工完成巷道浮煤的清理工作。從而形成連續采煤機掘進工作面割煤、裝煤、運煤、支護、材料設備搬移等工序全部機械化作業的施工方法。

4 施工工藝

4.1工序

連續采煤機割煤、裝煤，梭車、刮板機（破碎機）、膠帶輸送機運煤，錨桿機支護。具體工序為：割煤——裝煤——運煤——支護。

4.2 循環進度

根據工作面的掘進地質條件，科學確定連采循環進度，進一步提高連采隊伍的單進水平。一是掘進工作面地質構造簡單，直接頂完整、裂隙不發育、地質構造簡單、整體性好，且掘進期間壓力顯現不明顯、片幫不嚴重時，在使用連續運輸系統進行掘進的工作面，循環進度不大于11米。二是在遇斷層、地質構造、頂板破碎、頂板淋水區等特殊地質條件時，礦井根據實際揭露條件及時對循環進度進行調減。并在作業規程中明確合理的循環進度和單進水平。

4.3 各工種之間的配合及注意事項

在正規循環作業中，連續采煤機司機應在梭車停穩接煤時開機裝煤或割裝煤，梭車空車盡可能及時運行到采煤機后面等待裝煤，以提高連采機的工作效率；錨桿機與連續采煤機順序作業，先掘進一個循環，退出連采機將浮煤清凈后退至永久支護前貼幫位置，錨桿機進入迎頭進行錨桿支護。錨桿機操作工應提前準備好工作面所需物料。破碎機司機應保證梭車卸煤能及時破碎拉出不影響生產。總之，各工種作業人員應互相協調盡可能充分利用工時，提高生產效率，特別要堅持正規循環作業，確保工作面安全生產和設備高效運轉，從而實現穩產、高產。

5 探放水管理

為保證快速安全掘進，需要通過鉆探提前探明施工前方的富水情況。

5.1根據已有的勘探資料分析前方施工區是否存在較大水文異常區，參照分析結果詳細制定超前鉆探方案和措施。

5.2根據鉆探深度合理確定下次探水警戒線位置，我礦確定煤巖巷30m為探水安全距離。

5.3為不影響工作面的正常掘進，保證探放水與掘進平行作業。采用在巷道一幫施工專門探水鉆場的方法，鉆場深度控制在5.5m。如果合適范圍內剛好有可借用的其它巷道或硐室，則不再施工專門的探水鉆場。

5.4嚴格按照《煤礦防治水規定》的要求布置鉆孔，一般按上下左右及沿巷道方向布置5個鉆孔，實際鉆探過程中根據收集資料情況適當增加或減少鉆孔數量，既保證準確探明施工前方的富水情況又適度控制鉆探工程量。

5.5每個孔都必須有專門設計并按要求安裝、固定孔口管，根據我礦煤層埋藏深度，孔口管耐壓必須在5Mpa以上，達不到要求則掃孔，重新注漿加固，直至符合要求為止。

5.6鉆探過程中堅持技術員跟班制度，及時收集出水量、水壓、水溫等現場鉆探資料。

5.7鉆探結束后及時形成鉆探報告和總結，不定時和有關科研院所專家探討，為下一次鉆探奠定堅實基礎。

6 有效的保障措施

6.1 順槽掘進采用先進的連采和掘錨工藝，連采機和掘錨機配對使用，在確保安全的前提下，根據不同的掘進條件，最大限度的發揮先進設備的掘進效率，提高單進水平。

6.2 將掘進進尺納入礦井月度工資考核，對完不成月度進尺作業計劃的要按比例扣除月工資額度，對超額完成任務的要按照定額給予兌現。

6.3 成立勞動定額寫實小組，經常深入各礦進行現場寫實，根據礦井實際掘進條件，修定和調整相關定額，按月進行考核。

6.4 進一步加強對各隊月度和年度掘進進尺計劃執行情況的考核，進一步細化完善考核管理制度。

6.5 嚴格按照正規循環要求組織掘進生產。要進一步改進掘進生產組織方式，檢修班在延皮帶時控制在6小時以內，不延皮帶嚴格控制在4小時以內，提高設備開機率。

6.6 各掘進隊必須加強工程質量管理，確保頂板不留臺階，巷道不超寬。

6.7 各掘進隊必須加強局部通風管理，推廣應用負壓誘導除塵風機，保證采煤機司機視線清晰，隨時準確掌握頂板情況。

6.8 地測科必須按年、月度對礦井掘進工作面進行地質及水文地質預測預報，根據預報，提前采取相應的預防冒頂的安全技術措施。

6.9 進一步優化工作面順槽煤柱的留設和巷道的支護設計來提高單進水平。通過優化支護設計，保障掘支平衡，降低掘進成本；通過優化煤柱尺寸，提高煤炭回收率，降低聯巷進尺，從而降低支護復雜對單進水平的影響，進一步提高礦井的單進水平。進一步優化巷道斷面，在滿足通風、運輸等要求下2-1煤回風大巷采用矩形斷面布置，變半煤巖巷為全煤巷道，大大提高掘進效率。

7 結束語

自2013年3月以來，隨著2-1煤東翼回風大巷連采面的開工，復雜水文地質條件下安全快速掘進技術已經應用到該巷道的掘進工作中，使得我礦連采面月掘進尺有了明顯提高，施工過程杜絕了輕傷等事故的發生，巷道施工均達到了優良水平，實現了我礦在復雜水文地質條件下連采巷道快速、安全和高效的掘進。