大傾角下山掘進(jìn)安全施工工藝研究及應(yīng)用

摘 要：本文重點(diǎn)介紹了魯新煤礦礦井地貌及設(shè)計(jì)，分析了礦井復(fù)雜的地質(zhì)條件。重點(diǎn)研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下較大傾角下山掘進(jìn)安全施工工藝研究及應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，該施工工藝在全礦得到了普遍推廣。

關(guān)鍵詞：大傾角；下山掘進(jìn)；安全施工工藝；研究及應(yīng)用

1 礦井概況

魯新煤礦位于錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)東北20km，行政區(qū)劃隸屬錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)管轄。井田走向長(zhǎng)10.5km，傾斜寬3.8km，井田面積28.61km2。

礦區(qū)位于錫盟、興安盟和通遼市結(jié)合部，西北距國(guó)家二類(lèi)陸路口岸珠恩嘎達(dá)布其150km，南距霍林河礦區(qū)大型露天煤礦及霍林郭勒市30km、距通（遼）—霍（林河）鐵路90km，東與全國(guó)著名旅游療養(yǎng)城市阿爾山市相距約200km，東北距白（城）—阿（阿爾山）鐵路140km。

2 礦井井筒情況

礦井布置主、副、風(fēng)三個(gè)立井，主井擔(dān)負(fù)整個(gè)礦井的煤炭提升并少量進(jìn)風(fēng)，副井擔(dān)負(fù)整個(gè)礦井的輔助運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井為專(zhuān)用回風(fēng)井。

井筒設(shè)計(jì)凈直徑Ф5.0m，井口設(shè)計(jì)永久標(biāo)高為+872.5m，井筒全深為310m，井筒凈斷面面積19.625㎡。井筒的表土段及基巖風(fēng)化帶均采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)段深度178m，為雙層井壁，內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚均為400mm；基巖段均采用普通鉆爆法施工，為素混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度為500mm。

井筒設(shè)計(jì)凈直徑Ф7.0m，井口設(shè)計(jì)永久標(biāo)高+872.5m，井筒全深為333.633m，井筒凈斷面面積38.465㎡。井筒的表土段及基巖風(fēng)化帶均采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)段深度271m。其中5m～160m內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚均為500mm；160m～210m內(nèi)外壁均為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外壁為500mm，內(nèi)壁為750mm；210m～263m外壁為單層、內(nèi)壁為雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外壁為500mm，內(nèi)壁為750mm；263m～271m為四層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚為1250mm。基巖段均采用普通鉆爆法施工，271m～288m為三層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚為950mm；288m～306.5m為雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚為750mm；306.5m～333.633m為素混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度為500mm。

風(fēng)井井筒技術(shù)特征

井筒設(shè)計(jì)凈直徑Ф6.0m，井口設(shè)計(jì)永久標(biāo)高為+872.5m，井筒全深為310.5m。井筒松散層采用凍結(jié)法施工，為鋼筋混凝土雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)，基巖段采用爆破法施工，為單層素砼、局部雙層鋼筋砼結(jié)構(gòu)。凍結(jié)段深度187m，其中8～174m井壁厚950mm，外壁為500mm，內(nèi)壁為450mm，174～192m井壁厚度600mm；192m以下基巖段井壁厚度600（700）mm。

3 礦井復(fù)雜地質(zhì)條件

反上山聯(lián)絡(luò)巷是反上山二段聯(lián)絡(luò)斜巷，因反上山掘進(jìn)期間發(fā)生導(dǎo)水冒頂后更改掘進(jìn)方案的一條巷道，一開(kāi)始自下而上按傾角20度上山掘進(jìn)，因揭露含水砂礫層，頂板支護(hù)困難，停掘注漿進(jìn)行疏放水，因施工難度大，改為自上而下下山掘進(jìn)貫通。

根據(jù)反上山聯(lián)絡(luò)巷下段掘進(jìn)實(shí)際情況，上段掘進(jìn)期間依然會(huì)遇到含水砂礫層，屆時(shí)頂板支護(hù)依然困難，有冒頂危險(xiǎn)，能否安全貫通是我們面臨的較大問(wèn)題。

巷道布置在11層煤層及底板巖層中，底板巖性為粉砂巖、砂礫巖，層理發(fā)育、裂隙發(fā)育、質(zhì)軟，膠結(jié)程度差，下部12層煤頂板為砂質(zhì)泥巖，巷道開(kāi)門(mén)60米將揭露落差7米的斷層，砂巖（砂礫巖）富水性強(qiáng)，并且斷層導(dǎo)水，屆時(shí)，工作面會(huì)出現(xiàn)滲水、滴水、淋水等情況。

4 安全施工工藝

（1）循環(huán)進(jìn)度：縮小循環(huán)進(jìn)度不大于1.0米，減少頂板暴露懸吊的距離，縮短頂板支護(hù)的時(shí)間，及時(shí)有效的支護(hù)頂板；

（2）出矸：鑒于迎頭有淋水，并且下山掘進(jìn)，迎頭容易積水，決定不使用扒裝機(jī)扒裝出矸，采用人工裝矸，一次只提升一個(gè)翻斗車(chē)；

（3）放炮：鑒于迎頭頂板破碎，放炮時(shí)只放迎頭底部，上部采用人工使用風(fēng)鎬剔除的方式達(dá)到設(shè)計(jì)斷面要求，防止放炮誘發(fā)掉頂；

（4）運(yùn)輸管理：嚴(yán)格執(zhí)行下山提升時(shí)迎頭撤人制度，防止人為因素造成的跑車(chē)、掉道事故造成重大傷亡事故；

（5）支護(hù)：工作面頂板巖性為砂巖（砂礫巖）時(shí)以及頂板出現(xiàn)淋水時(shí)，及時(shí)架U型棚配打設(shè)超前導(dǎo)管（管棚支護(hù)）加強(qiáng)支護(hù)，棚跟迎頭，并且對(duì)棚頭、兩側(cè)棚腿采用錨桿加固放倒措施；另外，頂板及其破碎時(shí)采用了鋪雙層網(wǎng)護(hù)頂，棚距由0.8米縮小到0.5米；

（6）迎頭積水的處理：迎頭安設(shè)風(fēng)泵一臺(tái)，在迎頭以上巷道右?guī)屯谠O(shè)專(zhuān)門(mén)蓄水池，蓄水池內(nèi)安設(shè)潛水泵一臺(tái)，采用接力排水的方式，確保迎頭積水在最短時(shí)間內(nèi)排走，另外，在迎頭以上巷道底板挖設(shè)攔水溝，防止上方淋水流入迎頭；

（7）特殊措施：局部巷道掘進(jìn)中，超前導(dǎo)管很難打設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)采取了用廢舊釬子代替導(dǎo)管的方式，確保了及時(shí)加固巷道圍巖的作用。

5 取得的效益

5.1 社會(huì)效益

使用該安全施工工藝，確保了巷道安全施工，杜絕了冒頂事故及人身事故的發(fā)生，也保障了礦井的正常建設(shè)順序，如果一旦發(fā)生冒頂事故，導(dǎo)致該巷道無(wú)法貫通，那么要重新修改方案，重新補(bǔ)打一條巷道，將會(huì)給礦井建設(shè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)延誤礦井的建設(shè)投產(chǎn)時(shí)間。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）節(jié)省工傷賠償，按國(guó)家規(guī)定，煤礦發(fā)生一起死亡事故支付撫恤金30萬(wàn)元；

（2）杜絕安全罰款，季度內(nèi)出現(xiàn)死亡罰礦井1000元∕人，共，11.4萬(wàn)元；

（3）減少安全事故風(fēng)險(xiǎn)損失25.65*20﹪=5.13萬(wàn)元；

（4）季度內(nèi)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)到一級(jí)，集團(tuán)公司獎(jiǎng)勵(lì)4萬(wàn)元；

（5）避免重新補(bǔ)掘1條巷道：節(jié)省資金1.68*120=201.6萬(wàn)元；

以上合計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益：252.13萬(wàn)元。

作者簡(jiǎn)介：閆偉（1982—），男，學(xué)歷，助理工程師，從事煤礦工程技術(shù)研究。