煤礦機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)

李學(xué)寧

摘 要：煤礦的主要事故類型為頂板、瓦斯和運(yùn)輸事故，因此，頂板的管理尤為重要。主要分析了我國煤礦的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，并以巷道斷面，尤其是機(jī)頭硐室的設(shè)計(jì)來說明巷道設(shè)計(jì)的重要性。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)頭硐室；巷道斷面；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD528+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.118

1 煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀

2000年，全國煤炭生產(chǎn)死亡5 798人，平均每天死亡15.88人；全年共發(fā)生一次死亡3人以上的重大事故442起，平均每天發(fā)生1.2起，死亡3 092人；全國工礦企業(yè)一次死亡10人以上特大事故的80%發(fā)生在煤礦。

2 煤礦安全生產(chǎn)的特點(diǎn)和規(guī)律

煤礦的主要事故類型為頂板、瓦斯和運(yùn)輸事故，這三類事故占事故總起數(shù)的82.94%，死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的81.58%. 頂板事故的發(fā)生頻率最高，占事故總起數(shù)的54.42%；火災(zāi)死亡事故的嚴(yán)重程度最大，平均每起事故造成9.25人死亡；瓦斯事故的危害性最大，占事故總起數(shù)的17.10%，死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的34.41%.

隨著煤礦裝備水平和管理水平的提高，自然災(zāi)害事故所占的比例下降，生產(chǎn)性事故所占的比例上升，因此在提高裝備水平的同時(shí)必須加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理。這就要求煤礦企業(yè)加強(qiáng)對(duì)頂板的管理，加強(qiáng)支護(hù)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。頂板的管理與巷道的斷面設(shè)計(jì)，尤其是大斷面的巷道設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系，因此需要重點(diǎn)考慮整體安全，這樣才能保證煤礦的安全生產(chǎn)。

3 柳塔煤礦概況

柳塔煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，行政區(qū)劃隸屬于伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)管轄，距東勝市區(qū)45 km。井田為一長方形，南北長4.51 km，東西寬2.95 km，面積約13.618 3 km2。

3.1 煤層產(chǎn)狀

根據(jù)礦井資源儲(chǔ)量報(bào)告，該礦井可采煤層為侏羅系中下統(tǒng)延安組煤系地層。在井田內(nèi)較穩(wěn)定的煤層為1-2上、1-2、2-2、3-1下、4-2上、4-3、5-2煤層。井田內(nèi)煤層絕大部分屬中厚煤層，煤層賦存穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層向南西傾斜，傾角為1°～3°，有利于機(jī)械化開采。

3.2 水文地質(zhì)條件

柳塔煤礦位于東勝煤田南部，是區(qū)域性單斜儲(chǔ)水構(gòu)造單元的組成部分。井田含水巖組的劃分與區(qū)域含水巖組一致，各含水層之間分布有穩(wěn)定的隔水層。礦區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件受地形地貌、水文氣象、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等綜合因素的制約，因此，不同含水層的差異較大。

4 柳塔煤礦機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性

機(jī)頭硐室斷面較大，寬度一般為6.3 m，掘進(jìn)隊(duì)在機(jī)頭硐室施工時(shí)不能夠一次成巷，需要二次掘進(jìn)才能夠完成施工（一般煤礦正巷寬5.5 m，機(jī)頭段需擴(kuò)幫0.8 m）。施工時(shí)，一般先挑頂，然后二次成巷，最后拉底作業(yè)。掘進(jìn)施工挑頂及后期的拉底量較大，而且存在很大的安全隱患，為了減少工程量、降低施工費(fèi)用、提高施工的安全性，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工很有必要。

4.2 機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

原先機(jī)頭硐室與順槽施工時(shí)是一條巷道中心線，皮帶機(jī)頭段正幫安全距離不夠，需要擴(kuò)幫0.8 m；優(yōu)化后，機(jī)頭硐室根據(jù)皮帶設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)卸載部和驅(qū)動(dòng)部在達(dá)到要求高度的基礎(chǔ)之上，改變中線后，使機(jī)頭硐室段巷道中心線與順槽巷道皮帶線在一條線上，機(jī)頭硐室段巷道掘進(jìn)寬度仍為順槽巷道寬度，即5.4 m，不需要擴(kuò)幫。這樣做，優(yōu)化了施工，減少了工程量和擴(kuò)幫量。正常情況下，皮帶中心線距離工作面正幫1.8 m，機(jī)頭硐室段掘進(jìn)時(shí)將原先的巷道中心線工作面方向偏0.9 m，保證皮帶中心線在機(jī)頭硐室段時(shí)位于機(jī)頭硐室段巷道的中心線上，機(jī)頭硐室段巷道不需要擴(kuò)幫。

機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)前、后平面和剖面對(duì)比如圖1所示。

圖1 機(jī)頭硐室優(yōu)化設(shè)計(jì)前、后平面和剖面對(duì)比圖

機(jī)頭硐室的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅縮短了巷道的寬度——從原先的6.3 m減為5.4 m，而且減少了巷道的挑頂量270 m3，大大縮小了巷道的斷面。

4.3 優(yōu)化機(jī)頭硐室的好處

優(yōu)化機(jī)頭硐室可以帶來以下好處：①減少了施工環(huán)節(jié)，巷道一次性施工成型，減少了施工隱患，減少了擴(kuò)幫工程量285 m3、挑頂量270 m3、拉底量320 m2。②降低了礦務(wù)工程費(fèi)用。柳塔煤礦12上102，103和22煤一盤區(qū)工作面除首采面外，機(jī)頭硐室全部按照優(yōu)化后機(jī)頭施工，降低了礦務(wù)工程費(fèi)用。現(xiàn)在已經(jīng)在神東公司全面推廣應(yīng)用。③將機(jī)頭硐室施工工期提前了約30 d。④節(jié)約了支護(hù)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以節(jié)約支護(hù)材料頂錨桿100套、頂網(wǎng)60 m2、錨索60套。⑤縮小了巷道的斷面，利于頂板的管理，減少了安全隱患。

5 總結(jié)

為了保證煤礦的安全生產(chǎn)，頂板管理是一項(xiàng)管控重點(diǎn)，而巷道的優(yōu)化設(shè)計(jì)是控制與管控頂板的直接因素，因此，優(yōu)化巷道斷面設(shè)計(jì)能夠加強(qiáng)煤礦企業(yè)對(duì)頂板的管控，減少冒頂事故的發(fā)生。

通過優(yōu)化機(jī)頭硐室的設(shè)計(jì)，大大減少了施工量、節(jié)約了成本，不僅利于從根本上管控頂板，也利于煤礦的安全生產(chǎn)。

〔編輯：劉曉芳〕