大坡度巷道施工優化設計的應用

薛廣義+張存明

摘 要：微山湖礦業集團崔莊煤礦一水平運輸大巷機尾聯絡巷布置方案設計為同類型大坡度傾斜巷道施工提供豐富的實踐經驗。

關鍵詞：大坡度；傾斜巷道；應用

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

微山湖礦業集團崔莊煤礦位于滕南煤田南部，屬國有地方煤礦。礦井設計生產能力60萬t/a，2005年核定生產能力120萬t/a，中央并列式通風，礦井前期開采二迭系山西組3煤，其中3上煤平均厚4.09m，3下煤均厚3.51m。

1 概況

一水平運輸機尾聯絡巷掘進目的是為了滿足一水平運輸大巷運輸和巷道通風、行人的要求。一水平運輸機尾聯絡巷在3下煤層底板中，3下煤層厚度約為4.50m，煤層傾向NW；沿一水平運輸機尾聯絡巷煤層傾角在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，該煤層屬結構簡單、較穩定煤層。按設計坡度33°上山掘進。現迎頭位于3下煤底板巖層中，由底板巖層進入3下煤與四采區軌道下山貫通。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1.一水平運輸機尾聯絡巷從四采區軌道下山開口，按坡度33°下山掘進，之后與一水平運輸大巷貫通。

方案2. 一水平運輸機尾聯絡巷從一水平運輸大巷開口，按坡度33°上山掘進，之后與四采區軌道下山貫通。

2.2 方案選擇

方案1優點是車場運料方便。缺點是巷道下山掘進，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優點是巷道上山掘進，巷道出渣方便，迎頭的積水容易流出，施工進度快。缺點是運料距離長。

根據對比，為方便巷道出渣和施工進度，決定采用方案2設計。

3 施工方法

（1）方位為233°，按設計坡度33°上山掘進。巷道開口位置位于3下煤底板巖層中，由底板巖層進入3下煤與四采區軌道下山貫通。

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

（3）出完渣，按標準鋪設好軌道，挪移耙裝機到聯絡巷下口并安裝穩固好。

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

4 支護設計

（1）永久支護：由地質資料分析可知，一水平運輸機尾聯絡巷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。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，較穩定。

錨桿支護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固穩定的巖體上，由錨桿來承擔危巖或松軟弱巖層的重量。

錨桿的作用主要表現為：一是阻止錨固區內的巖層擴容、離層及滑動，從而提高巖層的水平承載能力，在破壞區范圍內形成次生承載層，它可以阻止上部巖層的進一步擴容和離層；二是次生承載層形成后，使上部巖層應力分布趨于均勻和下移，有利于巷道穩定。

根據地質資料可知一水平運輸機尾聯絡巷3下煤層直接頂為泥巖，且煤層結構簡單，屬較穩定的煤層，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固穩定的巖體上，能很好的起到懸吊作用。

因此，巷道支護應采用錨網、噴漿聯合支護方式。

（2）特殊支護：如頂板破碎，冒落部位必須先進行噴漿封閉圍巖，但不得用壓風水沖洗冒落部巖石，然后打上錨桿，復噴二次打錨桿、掛網，最后噴漿；如折幫嚴重，應在折幫的部位補打錨桿，然后進行噴漿（不燃性材料）充填，最后打錨桿、掛網、噴漿。

過地質構造（斷層落差大）、冒頂片幫嚴重或有其他特殊情況時，應套支25#可伸縮性拱形U型鋼棚進行補強支護：架設鋼棚時將前探梁前移至工作面固定牢固，前探梁上穿需要架設的鋼棚梁，調整好中腰線，并背實頂板，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，圓鋼之間的間距800㎜，其中一個在拱頂，其他圓鋼間隔均勻分布，所架鋼棚必須與巷道中心線垂直，以保證鋼棚支護有力； U型鋼棚搭接處嚴禁使用單卡纜，卡纜扭緊力矩不得小于150N·M，扭斜不大于80 mm，復噴成巷時，噴體超U型鋼棚外口50 mm。

5 安全技術措施

上山掘進要設溜矸（煤）道與人行道并分開，防止矸（煤）滑落傷人，并按以下要求安裝：在巷道右側底板上每間隔0.5m安設長為0.5m的工字鋼作為腳踏步，工字鋼內槽面朝上，工字鋼兩端使用長為0.6m的錨桿固定，錨桿（螺帽外）外露長度為10-40mm，人行道一側不允許有浮矸，每班要清理徹底，施工人員前往迎頭施工時必須走人行道。同時在人行道一側幫上每間隔2.0m安裝0.6m長的錨桿，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，可供人員抓住繩子上下行走。

6 結束語

大坡度傾斜巷道掘進施工與平巷掘進施工相比，在掘進、支護和運輸等方面均有所不同。針對大坡度傾斜巷道掘進、支護和運輸技術與方法，取得了非常顯著的效果，保證了安全生產和生產系統的正常銜接。崔莊煤礦一水平運輸大巷機尾聯絡巷布置方案設計為同類型大坡度傾斜巷道施工提供豐富的實踐經驗。

參考文獻：

[1]煤礦安全規程[S].

[2]煤礦安全技術操作規程[S].

[3]采礦工程設計手冊[S].