新城金礦深部破碎圍巖回風(fēng)巷的優(yōu)化設(shè)計

范文濤，黃永慶，楊維濤

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司新城金礦 山東萊州市 261438)

0 引言

新城金礦現(xiàn)采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方式，中央兩翼對角式通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)按1250 t/d的礦井生產(chǎn)能力設(shè)計建設(shè)，而目前生產(chǎn)能力為3800～4000 t/d，通風(fēng)能力與生產(chǎn)能力嚴(yán)重脫節(jié)。目前，新城金礦回采中段集中在－580 m中段、－630 m中段，－680 m中段正在進(jìn)行采準(zhǔn)工作，－730 m中段處于開拓施工中［1］。隨著開拓工程和采礦作業(yè)不斷向深部發(fā)展，工程地質(zhì)和礦體賦存條件變得越來越復(fù)雜，礦山地壓顯現(xiàn)越來越突出，圍巖坍塌、冒頂、片幫、巖爆等動力災(zāi)害將會明顯增強(qiáng)［2，3］。隨著礦山生產(chǎn)向下部推進(jìn)，深部需風(fēng)量逐漸增大，由于回風(fēng)井巷斷面小，回風(fēng)量不足，造成了深部中段入風(fēng)量不足，溫度過高，粉塵及有毒有害氣體無法及時排出，嚴(yán)重影響深部中段通風(fēng)效果。

本文針對新城金礦深部即將成為主要回采中段的－680 m中段破碎圍巖條件下回風(fēng)巷方案設(shè)計開展研究。通過總結(jié)礦山淺部回風(fēng)巷的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合－680 m中段的地質(zhì)條件，選擇合適的回風(fēng)巷位置和施工方案。

1 礦山原回風(fēng)巷施工概況

新城金礦－630 m及以上中段回風(fēng)巷均布置在礦體上盤。由于－530 m以上中段礦體埋藏深度小，地壓作用相對較弱，回風(fēng)巷施工難度相對較小，后期維護(hù)工作相對簡單，多采用管縫式錨桿輔以局部立柱支護(hù)，即可滿足回風(fēng)巷支護(hù)需求。

隨著礦山回采工作向下推進(jìn)，－580 m中段地壓作用開始顯現(xiàn)。－580 m中段上盤施工過程中，礦山根據(jù)工程情況在原有錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上，增加了錨網(wǎng)及噴漿支護(hù)，但在2011年開始出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象。礦山緊急組織施工單位對回風(fēng)巷坍塌區(qū)段采用了預(yù)埋鋼拱架噴漿支護(hù)，才使得回風(fēng)巷得到有效支護(hù)。

在－630 m中段上盤回風(fēng)巷施工期間，礦山總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)，施工期間采用樹脂錨桿+錨網(wǎng)噴漿支護(hù)，在局部區(qū)段增加了立柱、鋼架支護(hù)，回風(fēng)巷支護(hù)效果得到了較為明顯的改善。

2 －680 m中段回風(fēng)巷施工方案優(yōu)選

結(jié)合礦山原回風(fēng)巷施工經(jīng)驗(yàn)和－680 m中段的地質(zhì)情況，對該中段回風(fēng)巷設(shè)計3個備選方案，分別是－680 m中段上盤回風(fēng)巷方案、－686 m下盤回風(fēng)巷方案和－688 m脈內(nèi)回風(fēng)巷方案。

2.1 －680 m中段上盤回風(fēng)巷方案

(1)方案概述。回風(fēng)巷位于－680 m中段Ⅴ#礦體主斷層上盤。設(shè)計施工區(qū)段在163～187線之間，長度364 m。施工至187線位置后，將187線探礦穿脈延伸，與回風(fēng)巷貫通。在187線探礦穿脈外口封閉板墻，使回風(fēng)巷與北風(fēng)井相連通。利用現(xiàn)有采場切割巷作為出碴通道，分段施工。主要通道包括68642，68702，68822采場切割巷和68742采場。

(2)方案優(yōu)點(diǎn):

由于回風(fēng)巷位于斷層上盤，距離礦體較遠(yuǎn)，受礦體回采擾動影響較小;

充填回風(fēng)井施工位置可盡可能靠近礦體上盤，有利于采場通風(fēng);

僅以回風(fēng)巷施工為參考，早期工程量小;

(3)方案缺點(diǎn):

－680 m中段礦體回采已全面展開，由于回風(fēng)巷較長，導(dǎo)致整體施工工期長，對出碴通道占用的采場回采帶來一定影響;

－690 m分段需施工分段巷(約400 m)，總體工程量較大。

2.2 －686 m分段下盤回風(fēng)巷方案

(1)方案概述。回風(fēng)巷位于－686 mⅤ#礦體下盤。設(shè)計施工區(qū)段在161～189線之間，長度420 m。同時施工80 m聯(lián)絡(luò)巷與北風(fēng)井貫通。經(jīng)輔助斜坡道施工分段聯(lián)絡(luò)巷，然后施工－686 m分段巷。在分段巷施工期間，順次施工各采場聯(lián)絡(luò)巷，作為充填回風(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷。

(2)方案優(yōu)點(diǎn):

回風(fēng)巷以－686 m分段巷代替，位于Ⅴ#礦體下盤較為穩(wěn)固的圍巖中，回風(fēng)巷較為穩(wěn)定，有利于后期維護(hù);

工程位置臨近輔助斜坡道，出碴運(yùn)輸較為便捷;

以分段巷替代回風(fēng)巷，節(jié)省了回風(fēng)巷施工的工程量。

(3)方案缺點(diǎn):

回風(fēng)巷位于礦體下盤，導(dǎo)致充填回風(fēng)井位置臨近礦體下盤，致使各采場通風(fēng)均需架設(shè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng);

為調(diào)整充填回風(fēng)井位置，分段巷與回風(fēng)井間需施工較長的聯(lián)巷，聯(lián)絡(luò)巷工程量較大，導(dǎo)致該方案總體工程量較大。

2.3 －688 m分段脈內(nèi)回風(fēng)巷方案

(1)方案概述。回風(fēng)巷位于－688 m分段Ⅴ#礦體內(nèi)靠近上盤位置。設(shè)計施工區(qū)段在161～189線之間，長度430 m，同時施工140 m的聯(lián)絡(luò)巷與北風(fēng)井貫通。在輔助斜坡道－688 m水平垂直礦體走向施工聯(lián)絡(luò)巷，距上盤30 m處沿礦體走向施工脈內(nèi)巷，作為－730 m中段礦體回采期間回風(fēng)巷。施工期間，采用樹脂錨桿+掛網(wǎng)的方式進(jìn)行支護(hù)。施工結(jié)束后，在回風(fēng)巷內(nèi)澆筑0.6 m厚的混凝土假頂，同時對回風(fēng)巷進(jìn)行噴漿支護(hù)。最后利用反井鉆機(jī)順次施工采場充填回風(fēng)井。

(2)方案優(yōu)點(diǎn):

回風(fēng)巷臨近礦體上盤，各充填回風(fēng)井位置距離上盤較近，利于采場通風(fēng);

利用該回風(fēng)巷作為頂柱礦體回采期間上盤運(yùn)輸巷，節(jié)省部分切割工程量。

(3)方案缺點(diǎn):

施工的人工假頂需在－730 m中段礦體回采期間進(jìn)行統(tǒng)籌保護(hù)，避免回采對假頂?shù)钠茐模Ｗo(hù)難度高;

巷道位于礦體內(nèi)部，受礦體回采擾動影響嚴(yán)重，維護(hù)工作量較大。

綜合考慮上述3個方案的優(yōu)缺點(diǎn)，礦山采用了－680 m中段上盤回風(fēng)巷方案。

3 －680 m中段上盤回風(fēng)巷施工

礦山總結(jié)以往回風(fēng)巷施工經(jīng)驗(yàn)，針對－680 m中段上盤回風(fēng)巷施工進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計，如圖1所示。具體分為掘進(jìn)階段和支護(hù)階段兩部分。

(1)掘進(jìn)期間。回風(fēng)巷、充填回風(fēng)及井聯(lián)巷施工期間，施工班跟進(jìn)臨時支護(hù)的作業(yè)方式。在完成一次掘進(jìn)循環(huán)后，立即施工臨時立柱支護(hù)，保證新掘進(jìn)的巷道短期穩(wěn)固;

(2)支護(hù)階段。在回風(fēng)巷施工進(jìn)尺達(dá)到10 m以上時，開始施工預(yù)埋鋼拱架支護(hù)。鋼拱架之間輔以圓木搭接，然后進(jìn)行噴漿。通過此方式，可有效保證回風(fēng)巷支護(hù)強(qiáng)度。預(yù)埋鋼拱架的支護(hù)方式，較常規(guī)的混凝土襯砌施工簡單、組織快捷，利于支護(hù)及時跟進(jìn)。

圖1 －680 m中段上盤回風(fēng)巷設(shè)計

4 結(jié)論

通過比對施工方案，改善強(qiáng)化支護(hù)方式，－680 m中段上盤回風(fēng)巷施工進(jìn)展較為順利，綜合分析得出如下結(jié)論:

(1)采用多方案系統(tǒng)比較，綜合工程施工難度、工程造價、工程環(huán)境等多方面因素，實(shí)現(xiàn)了對方案優(yōu)選，從根本上保證了施工方案的最優(yōu)化;

(2)施工中采用鋼拱架強(qiáng)化支護(hù)，較混凝土襯砌方式更為快捷，便于生產(chǎn)組織;

(3)合理的工程布置，有效的支護(hù)方式，保證了回風(fēng)巷的穩(wěn)定性，減少了后期維護(hù)成本，有利于礦山通風(fēng)系統(tǒng)完善。

［1］喬 蘭.新城金礦深部采場結(jié)構(gòu)參數(shù)和開采順序優(yōu)化研究［J］.金屬礦山，2001(6):11-15.

［2］蔡美峰，喬 蘭，李長洪.新城金礦地應(yīng)力場測量及其分布規(guī)律研究［J］.有色金屬，2000(3):1-6.

［3］喬 蘭，蔡美峰.新城金礦深部節(jié)理裂隙調(diào)查及巖體質(zhì)量分級評價研究［J］.中國礦業(yè)，2000(4):70-74.

［4］白振峰，郭亞龍，劉三朝，等.突出煤層回風(fēng)巷合理位置確定［J］.中州煤炭，2010(5).

［5］康治國.趙固一礦東翼輔助回風(fēng)優(yōu)化設(shè)計［J］.中州煤炭，2011(2).