大坡度巷道施工優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

薛廣義+張存明

摘 要：微山湖礦業(yè)集團(tuán)崔莊煤礦一水平運(yùn)輸大巷機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷布置方案設(shè)計(jì)為同類(lèi)型大坡度傾斜巷道施工提供豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大坡度；傾斜巷道；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.109

微山湖礦業(yè)集團(tuán)崔莊煤礦位于滕南煤田南部，屬國(guó)有地方煤礦。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬(wàn)t/a，2005年核定生產(chǎn)能力120萬(wàn)t/a，中央并列式通風(fēng)，礦井前期開(kāi)采二迭系山西組3煤，其中3上煤平均厚4.09m，3下煤均厚3.51m。

1 概況

一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)目的是為了滿足一水平運(yùn)輸大巷運(yùn)輸和巷道通風(fēng)、行人的要求。一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷在3下煤層底板中，3下煤層厚度約為4.50m，煤層傾向NW；沿一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷煤層傾角在1°左右。3下煤直接頂為泥巖約1.97m，較少有偽頂；向上為3中煤約1.1m；直接底以泥巖為主約9.38m。層間距平均厚4.26m，該煤層屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較穩(wěn)定煤層。按設(shè)計(jì)坡度33°上山掘進(jìn)。現(xiàn)迎頭位于3下煤底板巖層中，由底板巖層進(jìn)入3下煤與四采區(qū)軌道下山貫通。巷道斷面形狀為半圓拱形，巷道斷面尺寸為凈寬×凈高=3000×3000mm，墻高1.5m，S荒=9.14m2， S凈=8.03m2；

2 施工方案

2.1 方案布置

方案1.一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷從四采區(qū)軌道下山開(kāi)口，按坡度33°下山掘進(jìn)，之后與一水平運(yùn)輸大巷貫通。

方案2. 一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷從一水平運(yùn)輸大巷開(kāi)口，按坡度33°上山掘進(jìn)，之后與四采區(qū)軌道下山貫通。

2.2 方案選擇

方案1優(yōu)點(diǎn)是車(chē)場(chǎng)運(yùn)料方便。缺點(diǎn)是巷道下山掘進(jìn)，巷道坡度大，出渣困難，迎頭容易有積水，增加施工難度。

方案2優(yōu)點(diǎn)是巷道上山掘進(jìn)，巷道出渣方便，迎頭的積水容易流出，施工進(jìn)度快。缺點(diǎn)是運(yùn)料距離長(zhǎng)。

根據(jù)對(duì)比，為方便巷道出渣和施工進(jìn)度，決定采用方案2設(shè)計(jì)。

3 施工方法

（1）方位為233°，按設(shè)計(jì)坡度33°上山掘進(jìn)。巷道開(kāi)口位置位于3下煤底板巖層中，由底板巖層進(jìn)入3下煤與四采區(qū)軌道下山貫通。

（2）開(kāi)口時(shí)采取放小炮的方法掘進(jìn)，沿開(kāi)口方向按3‰流水坡度掘2m，在按33°上山掘進(jìn)6m；

（3）出完渣，按標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)好軌道，挪移耙裝機(jī)到聯(lián)絡(luò)巷下口并安裝穩(wěn)固好。

（4）巷道分兩次施工法掘進(jìn)，第一次掘進(jìn)巷道降低高度，斷面規(guī)格調(diào)整為凈寬×凈高=3000×2400mm，墻高為900mm，半圓拱形，第一次施工巷道掘進(jìn)到位后，第二次施工巷道集中起底，每次起底長(zhǎng)度為2000mm，垂直巷道底板起底凈深度為700mm。

4 支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）永久支護(hù)：由地質(zhì)資料分析可知，一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷3下煤層的平均厚度4.50m，巷道布置在3下煤層及底部巖石中，沿30°上山掘進(jìn)。3下煤層較少有偽頂，直接頂為泥巖約1.97m，層間距平均厚4.26m，較穩(wěn)定。

錨桿支護(hù)的作用主要有懸吊作用、組合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。這里主要以懸吊理論計(jì)算。懸吊作用是指錨桿把將要冒落的松軟弱巖層或危巖懸吊于上部堅(jiān)固穩(wěn)定的巖體上，由錨桿來(lái)承擔(dān)危巖或松軟弱巖層的重量。

錨桿的作用主要表現(xiàn)為：一是阻止錨固區(qū)內(nèi)的巖層擴(kuò)容、離層及滑動(dòng)，從而提高巖層的水平承載能力，在破壞區(qū)范圍內(nèi)形成次生承載層，它可以阻止上部巖層的進(jìn)一步擴(kuò)容和離層；二是次生承載層形成后，使上部巖層應(yīng)力分布趨于均勻和下移，有利于巷道穩(wěn)定。

根據(jù)地質(zhì)資料可知一水平運(yùn)輸機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷3下煤層直接頂為泥巖，且煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定的煤層，故錨桿可以把將要冒落的松軟弱巖層或危巖懸吊于上部堅(jiān)固穩(wěn)定的巖體上，能很好的起到懸吊作用。

因此，巷道支護(hù)應(yīng)采用錨網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)方式。

（2）特殊支護(hù)：如頂板破碎，冒落部位必須先進(jìn)行噴漿封閉圍巖，但不得用壓風(fēng)水沖洗冒落部巖石，然后打上錨桿，復(fù)噴二次打錨桿、掛網(wǎng)，最后噴漿；如折幫嚴(yán)重，應(yīng)在折幫的部位補(bǔ)打錨桿，然后進(jìn)行噴漿（不燃性材料）充填，最后打錨桿、掛網(wǎng)、噴漿。

過(guò)地質(zhì)構(gòu)造（斷層落差大）、冒頂片幫嚴(yán)重或有其他特殊情況時(shí)，應(yīng)套支25#可伸縮性拱形U型鋼棚進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)：架設(shè)鋼棚時(shí)將前探梁前移至工作面固定牢固，前探梁上穿需要架設(shè)的鋼棚梁，調(diào)整好中腰線，并背實(shí)頂板，然后挖鋼棚腿窩。前探梁上必須焊接金屬擋塊，防止鋼架梁下滑。棚距600㎜，柱窩深360㎜；頂部用五根圓鋼與頂板腰實(shí)，圓鋼之間的間距800㎜，其中一個(gè)在拱頂，其他圓鋼間隔均勻分布，所架鋼棚必須與巷道中心線垂直，以保證鋼棚支護(hù)有力； U型鋼棚搭接處嚴(yán)禁使用單卡纜，卡纜扭緊力矩不得小于150N·M，扭斜不大于80 mm，復(fù)噴成巷時(shí)，噴體超U型鋼棚外口50 mm。

5 安全技術(shù)措施

上山掘進(jìn)要設(shè)溜矸（煤）道與人行道并分開(kāi)，防止矸（煤）滑落傷人，并按以下要求安裝：在巷道右側(cè)底板上每間隔0.5m安設(shè)長(zhǎng)為0.5m的工字鋼作為腳踏步，工字鋼內(nèi)槽面朝上，工字鋼兩端使用長(zhǎng)為0.6m的錨桿固定，錨桿（螺帽外）外露長(zhǎng)度為10-40mm，人行道一側(cè)不允許有浮矸，每班要清理徹底，施工人員前往迎頭施工時(shí)必須走人行道。同時(shí)在人行道一側(cè)幫上每間隔2.0m安裝0.6m長(zhǎng)的錨桿，在錨桿上固定繩徑不低于20mm的粗麻繩，麻繩每間隔1m打一繩結(jié)，可供人員抓住繩子上下行走。

6 結(jié)束語(yǔ)

大坡度傾斜巷道掘進(jìn)施工與平巷掘進(jìn)施工相比，在掘進(jìn)、支護(hù)和運(yùn)輸?shù)确矫婢兴煌ａ槍?duì)大坡度傾斜巷道掘進(jìn)、支護(hù)和運(yùn)輸技術(shù)與方法，取得了非常顯著的效果，保證了安全生產(chǎn)和生產(chǎn)系統(tǒng)的正常銜接。崔莊煤礦一水平運(yùn)輸大巷機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷布置方案設(shè)計(jì)為同類(lèi)型大坡度傾斜巷道施工提供豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].