在小窯破壞區下有效提高掘進效率的方案分析

翟靈俊

(山西汾西礦業集團水峪煤業，山西 孝義 032303)

引 言

隨著綜采機械化的不斷發展，對掘進工作面的掘進效率提出了較高的要求。綜掘機械化程度固然是我們不斷追求的方向，但是地質變化和一些人為的破壞，如小窯采空區，也很大程度上成為制約掘進效率的重要因素。通過實踐，在小窯破壞區下合理有效地施工探巷，可以大大提高掘進效率。

1 小煤窯破壞區范圍及特點

在煤礦事故中，如何有效地解決五大災害，一直是我們需要解決的問題。尤其是屢次發生的老空水水災事故。在煤炭行業發展過程中存在許多小窯破壞區，小煤窯越層越界開采嚴重，無序無規劃開采現象突出，破壞范圍大，對綜合機械化安全采掘作業造成了很大的影響。尤其是小煤窯掘進施工中產生的廢水，從不外排，通過轉移積水點的方式處理礦井水，而且小窯井筒封閉不嚴，經常有淋水的現象，所以小窯破壞區內老空積水量較大。掘進過程中小煤窯內的一些不確定因素成為制約掘進效率的最主要和突出的因素[1]。

2 在小窯破壞區中掘進時采取探放水措施

掘進過程中，應堅決執行“有掘必探，現探后掘”的探放水原則，嚴格按照探放水設計進行鉆探，利用長、短探相結合的鉆探方法及物探手段對工作面進行聯合探測。

表1是在汾孝礦區中按照《煤礦安全規程》第三百七十一條規定及《山西省煤礦安全質量標準化》等相關規定，結合已揭露小煤窯破壞區(主要破壞9#煤)的實際情況而制訂的探放水設計方案。

表1 巷道斷面特征

巷道掘進方位：270°方位。

2.1 長探

工作面設計3個鉆孔，超前距保留30 m。見表2及第172頁圖1。

表2 長探設計

2.2 短探

工作面設計3個短探鉆孔，終孔間距保持4.5 m,超前距為4 m。見第172頁表3和圖2。

2.3 施工時間方面

長探作業時，根據現有煤礦鉆探設備，完成1次鉆探需要2個班組，從合套鉆機到完成鉆探、拆卸完鉆機需要近10 h。探放水作業時，如果探測到積水

表3 短探設計

圖1 長探設計

圖2 短探設計

點，按照《煤礦安全規程》要求工作面需要停掘，確定探水線，排除水患后方可掘進，這將極大地影響工作面掘進效率。

3 施工探巷前后掘進效率

在實踐中通過施工探巷可以安全有效地解決小窯破壞區對掘進效率的影響。以汾孝礦區水峪煤礦施工探巷的情況為例：

施工探巷的方法：首先用錨桿機進行短探，短探鉆孔與小窯貫通后，確定上方小窯破壞區與正巷頂板的層間距及施工探巷的方位。經確定，層間距為6 m。施工探巷采用炮掘作業，按方位角開口后，探巷以25°上山掘進，高差剩余2 m，與小窯貫通時可以垂直打眼于小窯貫通。

煤層柱狀圖見圖3。

探巷斷面規格：梯形，上凈寬2.1 m,上掘寬2.5 m,下凈寬2.7 m，下掘寬3.1 m，凈高2.5 m,掘高2.7 m。

施工前，必須給定巷道中腰線，嚴格按照中腰線施工。

掘進方式：炮掘。施工時采用2臺YT-28型風鉆打眼，人工攉煤至巷道內，通過原有機具進行出煤矸。由于探巷施工時巷道坡度大，巷道采用炮掘作業時開炮后絕大部分煤矸已散落在巷道內，所以人工攉煤矸量很少[2]。

圖3 煤層柱狀圖

支護方式簡介：探巷開口處3 m范圍內采用錨網支護，之后采用凈口為2.1 m的29#U型鋼架棚支護。

巷道平面布置圖見圖4。

圖4 八采輔助皮帶巷探巷平面布置圖

巷道掘進工程量計算公式為式(1)。

L=[(ΔH1-ΔH2)/sina]+ΔH2

(1)

式中：L為所掘巷道工程量，m；ΔH1為正巷巷道頂板與小窯巷道底板的層間距，取6 m；ΔH2為垂直打眼開炮的長度,取2 m；a為施工巷道的坡度，取25°。

經計算，L為11 m。

每班掘進2個循環，每個循環1.5 m，共用4個班組。

工作面勞動組織采用“四六”制作業，故施工探巷影響一天。

施工探巷后經過巷探，查明了前方積水情況，排除了水患，掘進中不需用鉆機進行長、短探。以汾孝礦區水峪煤礦八采輔助皮帶巷為例，同一工作面施工探巷前后掘進效率的比較見第173頁表4。

表4 施工探巷前后掘進效率比較

月掘進效率提高值為式(2)。

Qx=[q8-q7]/q7

(2)

式中：QX為月掘進效率提高值；q7為7月份機電設備影響折算后掘進進尺，取192 m；Q8為8月份機電設備影響折算后掘進進尺，取275 m。經計算，掘進效率提高值為43%。

4 施工探巷前后單位排水量

在實際掘進過程中工作面探放水作業時發現老空水后，先確定探水線，在老空水周圍打鉆放水，由于工作面排水能力是一定的，所以制約了工作面對老空水的放水量。此時，如在探水線外及時尋找位置施工探巷，查明老空水積水情況，從探巷內引入排水設備，將大大加快老空水的排水速度，從而提高掘進效率。

以八采輔助皮帶巷施工探巷前后單位排水量的變化為例：工作面正常鉆探時發現老空水，確定探水線后進行打鉆放水，考慮到巷道向前掘進時頂板的支護問題，施工了5個鉆孔進行放水，每個鉆孔的出水量為10 m3/h,工作面共計出水量為50 m3/h，工作面鋪設2趟4寸排水管。工作面配備有2臺37 kW的水泵，實際排水能力為100 m3/h。施工探巷后，在小窯內配備2臺7.5 kW的水泵，接消防軟管，進行移動排水，排水能力為40 m3/h，將水排至八采輔助皮帶巷掌頭排水點，通過2臺37 kW的水泵將水排出。

單位小時排水量提高值為式(3)。

Qt=[q2-q1]/q1

(3)

式中：Qt為單位小時排水量提高值；q1為施工探巷前工作面排水量，取50 m3/h；q2為施工探巷后工作面排水量，取90 m3/h。經計算單位小時排水量提高值為80%。

5 結束語

在實際掘進過程中，施工探巷不僅能有效直觀地發現巷道前方水患情況，提前解除水患，而且可以提前發現地質變化，為巷道過地質變化，提前做好施工前的準備工作，從而安全有效地提高掘進效率。

參考文獻：

[1] 梁新成.煤礦安全法律法規[M].北京：煤炭工業出版社，2011:70-76.

[2] 郗寶華.煤礦地質[M].北京：煤炭工業出版社，2011：114-123.