試論東山煤礦五采區3#上左八外上山工作面施工探討

胡明超+陳猛

摘 要：煤礦采掘施工過程中，由于支護設計存在問題、施工支護質量存在問題、巷道閑置時間較長等，當工作面施工結束后會對巷道產生較大的壓力，致使工作面出現冒落的現象，影響正常使用。文章以東山煤礦五采區3#上左八外上山工作面為例，通過分析工作面的地質概況，探析了導致發生事故的原因，并提出了相應的改進措施，以防治類似事故的發生，保障工作面現場安全和施工人員安全。

關鍵詞：東山煤礦；五采區；3#上左八外上山工作面；總結

前言

東山煤礦五采區303掘進隊施工3#上左八外上山工作面，施工結束后，由于巷道壓力大，導致部分地點冒落，無法正常使用，二次施工外上山，在頂板管理、支護上存在明顯問題，為防止同類事件發生，對工作面施工進行總結。

一.地質概況：

1.下五采3#上/左八外上山工作面位于北至3#上/左七副巷，東至左八工作面切眼，南至3#上/左八巷，西至下五采風道下山。3#上/與4#下/煤層的層間距為8.0～10.0米；下部為3#下/煤層，3#上/與3#下/煤層的層間距為7.6～9.0米。該工作面的臨近煤層均沒有開采，只有上部的3#上/左七工作面已開采，開采后的采空區積水已放凈。地表為一些山坡和雜林，無其他建筑和水體。地面最低標高為330米，最高標高為425.2米，煤層埋藏深度為930米～1115米。

2.煤層柱狀圖：

根據上、下巷實際揭露3#上/煤層的純煤厚度在1.29-1.91米左右變化，平均純煤厚度為1.65米，煤層走向近于東西，煤層傾角14°-19°左右變化，傾角變化較小，煤層厚度變化較大，由西向東逐漸變厚。

3.頂、底板情況：

煤層頂板：偽頂為碳質頁巖，灰黑色，片狀，水平層理，厚0.05-0.30米，直接頂為細粒砂巖，黑白色間互，上部含中粒砂巖，3#上/與4#下/的平均層間距為9.0米。

煤層底板：直接底為炭質頁巖，灰黑色，含碳較高，較穩定，厚度在0.30-0.80米，下部為細粒砂巖，上下部為細粒，中間為中粒，3#上/與3#下/的平均層間距為8.3米

二、工程介紹及施工說明：

1.工程介紹

本工程為3#上外上山切眼。全長100米，坡度沿煤平均坡度11°，施工方位340°，巷道中寬初期設計3.6米，中高2.5米，二次開幫2.4米，全寬6米。

2、支護設計及計算

頂板壓力計算：

a1=a+hctg（ ）=1.8+2.4ctg（ ）=2.23

b= =2.23÷6≈0.372

Q =2abγ巖=2×1.5×0.372×2.5 =2.79T/m

式中：Q-每米巷道頂壓值（T/m）； a-巷道掘進頂寬之半 ；

a1-冒落拱跨度之半； b-冒落拱高；

h-巷道掘進高度2.5m； f巖-頂板巖石堅固系數6；

βa-煤層內阻力角560 ； γ巖-頂板巖石容重2.5t/m3；

錨桿支護選擇：

（1）、錨桿長度的選擇：

L=KH+L1+L2=2×0.7+0.3+0.1=1.8 取2.0m

所以選用雞西礦務局錨桿廠出產的新型高強度樹脂錨桿。

錨桿型號：左旋無縱筋螺紋鋼

錨桿長度：2.0米，

桿體直徑：18mm 托盤120mm×120mm×8mm

錨固劑型號：CK2335 錨固劑用量：每眼用2個

初錨力：6噸（60KN） 錨固力：不低于12噸（120KN）

安裝機具：MQT-130A型錨桿鉆機

（2）、錨桿間排距的選擇：

甲、按加固拱原理

m≤（0.5～0.7）L

m≤（0.5～0.7）×2

m≤1.0～1.4m

乙、按懸吊原理

m= ≈1.31m

式中：L-錨桿長度（m）； m-錨桿間距；

L1-錨桿錨入穩定巖層的深度取0.3m

L2-錨桿在巷道中的外露長度

Q-錨桿初錨力。 取6噸

K-安全系數，一般取K=2

H-軟巖厚度。取0.7（m）

經計算：錨桿間距取1.0米合理。

錨索支護選擇：

L=L1+KL2+L3=0.3+2×1.7+1.2=4.9m 取5.2m

式中 L： 錨索長度， L1：錨索外露長度，取0.30m；

K：偽頂和直接頂厚度不均勻系數，取K=2；

L2：直接頂平均厚度，L2=1.7m；

L3：錨索錨固段長度，取L3=1.2m

錨索選擇：

鋼絞線型號：Φ17.8 鋼絞線長：5.2米

桿體直徑：17.8mm 錨固深度：5米

錨固劑型號：CK2336 錨固劑用量：每眼用3個

預緊力：30MPa（90KN） 錨固力 ：32MPa（96KN）

鎖具：MK15 鐵托盤：170×170×8mm

安裝機具：MQT-130A型錨桿鉆機

2.施工說明：

第一次施工前頂底板及幫狀態較穩定，沒有較明顯的壓力顯現情況，理論巷道支護強度夠，但沒有全面考慮到采動影響及巷道閑置的時間的影響。

2016年八月份外上山冒落，無法正常使用，礦決定二次施工外上山，斷面設計修改為中寬3.6米，中高2.2米。

三、原因分析：

1.支護設計存在問題：頂板支護設計不完善，只進行了單純的掘進巷道的頂板壓力計算，回采時壓力沒有進行理論設計和計算，理論驗證不充分。巷道長時間閑置導致片幫嚴重，頂板暴露面積增加，加劇了頂板壓力顯現。

2.施工支護質量存在問題：施工中部分錨桿、錨索預緊力不夠，沒有進行二次緊固，支護強度沒有達到標準。

四、吸取教訓：

1.加強掘進技術學習，提高技術人員業務能力和責任心理。切實的作到理論與實際相結合，用理論服務施工，理論實際不脫節，在工程設計前綜合考慮各種自然狀況及采動影響。

2.提高支護施工質量，加大支護質量監察力度，施工方與技術方加強支護質量施工，使支護預緊力達到設計要求。

3.優化施工順序，盡量減少施工中大面積頂板的暴露時間，減少施工步驟，加快施工速度。

五、結束語

綜上所述，煤礦工作面采掘工作施工工序復雜，并且由于工作面施工環境存在不確定性，如果沒有做好支護設計、施工支護、巷道閑置時間過長，都會影響工作面施工效率和施工安全。因此，東山煤礦五采區3#上左八外上山工作面通過對導致出現冒落的原因進行分析， 采取了有效的措施進行處理，為保證工作面的安全施工奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

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