煤礦下山掘進巷道穿煤施工技術探討

武曉亮

（汾西礦業(yè)南關煤業(yè)，山西 靈石 031304 ）

山西汾西礦業(yè)南關煤業(yè)是一座有著近70年的老煤礦，地處靈石縣南關鎮(zhèn)。南關煤業(yè)三水平副井東回風下山設計全長1200m，前68m為平巷段，之后為9°上山。東回風下山下段開口處位于泵房與井底車場交叉點向南43m位置，設計方位為197°30'00''，先施工68m平巷段，然后以9°上山將巷道布置在灰?guī)r中。東回風下山下段設計總長度為1200 m，斷面凈寬×凈高=5400×3700mm，設計斷面為直墻半圓拱形。

1 工珵概況

東回風下山下段主要沿灰?guī)r底板施工，68m平巷段開口處巖層為L2灰?guī)r。L2灰?guī)r垂厚約為12.5m，頂板距己17煤層約22m，下距寒武系白云質灰?guī)r約60m，中間夾L3～L7灰?guī)r層及泥巖、砂質泥巖層、煤線。68m平巷段將依次穿過L2灰?guī)r、細粒砂巖、砂質泥巖及L3灰?guī)r，其后以9°上山施工。水文地質情況及坡度參考軌道下山的實際地質情況施工，并根據(jù)現(xiàn)場巖石層位變化適當調整巷道坡度。L2灰?guī)r為強含水層，為預防突水現(xiàn)象發(fā)生，施工過程中嚴格按照“預防為主、防治結合、有疑必探、先探后掘”的防治水方針。巷道在施工過程中不會遇到大的構造，但圍巖相對較軟，容易垮落。掘進區(qū)域內地質構造相對簡單，掘進中可能遇到其他地質構造。

2 巖巷快速爆破掘進初步方案

根據(jù)南關煤業(yè)現(xiàn)場工程條件、技術條件、施工機具、人員配置和施工安全性等實際情況考慮，采用現(xiàn)有的YT-28型風鉆配合CMJ-17型液壓鉆車打眼，以適應可能出現(xiàn)的巖石性質變化。實施中深孔光面爆破全斷面一次起爆，以減少循環(huán)時間，提高掘進效率，減少超挖，保證圍巖穩(wěn)定性，達到減少支護費用的目的。同時該爆破工藝技術可以明顯減少噴漿支護量、因超欠挖的出矸量，節(jié)省工時。

3 掘進巷道施工工藝研究

3.1 施工工序

施工工序為：交接班→安全檢查→開工準備→拉中線、腰線→確定眼位→打上部眼及上部錨桿→耙碴→打下部眼及下部錨桿→裝藥爆破→通風噴霧→“敲幫問頂”→耙碴至適宜打錨桿高度→錨網支護及裝運巖→（重復以上工序）→噴射成巷混凝土→打注錨索。

3.2 打眼與排矸

（1）打眼。采用YT-28型風鉆配合CMJ-17型液壓鉆車打眼，以適應可能出現(xiàn)的巖性變化，如圖1所示。（2）矸石提升運輸。利用一臺YBK2-315M-6型調度絞車作為主提升運輸絞車，提升容器采用2 t U型礦車，每次提升兩輛礦車。工作面采用P-60B型耙斗裝巖機裝矸，耙斗裝巖機4個輪分別用6×19-Φ15.5的鋼絲繩鎖牢在軌道上，如圖2所示。運輸?shù)儡壾壘酁?00 mm，“倒拉牛”方式進行提升。主提升鋼絲繩選用6×19-Φ21.5-115I型鋼絲繩，保險繩用6×19-Φ18.5的鋼絲繩。

圖1 CMJ-17型液壓鉆車

圖2 P-60B型耙斗裝巖機

3.3 巷道支護

（1）臨時支護。在掘進過程當中如發(fā)現(xiàn)頂板圍巖較破碎就必須采用打超前錨桿進行臨時支護，確保頂板圍巖的穩(wěn)定性。超前臨時支護錨桿采用Φ40×1800 mm的管縫式錨桿。網為6號鋼笆網，規(guī)格為800×2400 mm。錨桿間距不大于200 mm，每排錨桿數(shù)量為10～15根，具體數(shù)量根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況而定。

（2）永久支護。東回風下山斷面的永久支護方式如圖3所示，采用錨網、錨索、噴漿聯(lián)合支護，錨桿為左旋高強讓壓樹脂錨，規(guī)格Φ20×2400 mm桿，外露50 mm，間排距700×700 mm，6號鋼笆網全斷面掛網，搭接長度100mm，間距200 mm；錨索采用鳥巢式錨索，規(guī)格為Φ17.8 ×6500 mm，間排距1400×1400 mm，外露長度小于150 mm，與錨桿間隔布置；噴漿厚度為150 mm，噴射混凝土強度等級為C20。

圖3 永久支護示意圖

3.4 錨桿、錨索安裝工藝

（1）錨桿安裝。當碴面較高不宜進行錨網支護時，先耙碴到適當高度，然后再進行錨網支護。打錨桿孔時，釬子與巖面夾角不能小于75°，錨桿盤緊貼網面，金屬網搭接100mm。打錨桿孔及安裝錨桿時要做好自保、互保，并設專人進行觀察。快速安裝錨桿，嚴格控制藥卷的攪拌時間在20～30s之間，藥卷的攪拌過程應保持連續(xù)狀態(tài)。

（2）錨索安裝。錨索施工使用風動錨索鉆機，采用長lm、直徑為15mm的中空六角鋼接長鉆桿和Φ30mm麻花鉆頭濕式打眼。鉆桿接長使用專用管箍套接；藥卷采用Z2335型樹脂藥卷，每孔5卷；插入藥卷前應先檢查鉆孔質量，并對鉆孔進行清理，然后兩人配合，用錨索頂住錨固劑緩緩送入孔底，送藥期間錨索不能反復抽拉；錨索送入孔底后一人扶住錨索，其他人用攪拌驅動器一端卡牢錨索，另一端插入錨索鉆機上，然后送風開動鉆機進行攪拌，攪拌時間控制在60s以內，停止攪拌后應繼續(xù)保持風鉆推動力3～5min，以確保錨固時間及錨固強度；錨索端部錨同后，兩人一起將張拉千斤頂套在錨索上，開泵進行張拉；卸下千斤頂，并用油壓切割機將錨索外露部分截掉，保證外露長度不超過150mm。

3.5 噴射混凝土

根據(jù)操作規(guī)程進行噴射作業(yè)，注意規(guī)范和安全措施。噴漿時要按開風、送電、開水、送料的順序進行，結束作業(yè)，先停加料，再停電動機，最后停水、停風，并將噴漿機料斗加蓋保護好。噴漿時噴頭一般距噴射點0.8～1.2 m為宜，噴射點的角度在噴射兩幫時，由下面上噴射。噴漿時可將噴頭下俯5°～10°，其他方向要求噴頭的噴射方向始終垂直于受噴面。

4 施工材料

（1）炸藥。考慮到南關煤業(yè)屬于高瓦斯礦井，按國家相關規(guī)定選用三級煤礦許用乳化炸藥進行爆破施工。（2）雷管。選用煤礦許用毫秒電雷管，段別為l～5段，段間隔25 ms，最后一段電雷管延期時間不得超過130 ms。（3）炮泥。炮泥封口長度對爆破安全和爆破效果有著重要的影響，需引起足夠重視，本項目采用先水泡泥后黃泥的封孔順序，其中水泡泥封孔長度0.2 m，剩余部分用黃泥封孔。

5 效益分析

通過實施中深孔光面爆破全斷面一次起爆技術，爆破后周邊眼可以清晰地看到半眼痕跡，眼痕弧長約為鉆孔全周長的2/3。超欠挖現(xiàn)象有了一定的緩解，圍巖相對比較光滑。爆破震動對圍巖的損傷明顯減小，兩幫及頂板處“浮石”和“危石”區(qū)域明顯減少，大大減輕了爆破后“敲幫問頂”的強度和工作量。爆破作業(yè)時間和效率大大加快，掘進效率大大提高。

6 結語

本論文對山西汾西礦業(yè)南關煤業(yè)三水平副井東回風下山巷道快速掘進施工技術進行了研究。通過對爆破方案、施工工序、打眼與攤矸、巷道支護等工藝流程的優(yōu)化，達到了下山巷道快速掘進的目的，同時為企業(yè)創(chuàng)造了很好的經濟效益，可以考慮在集團公司內進行推廣。