煤礦巷道安全掘進技術(shù)措施應用

劉瑞澤

（山西焦煤霍州煤電汾河公司回坡底煤礦， 山西 臨汾 041699）

1 山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤礦1121 系統(tǒng)巷概述

山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤礦1121 系統(tǒng)巷總長度為296 m，巷道從東一采區(qū)皮帶巷43 號點前96 m 處右?guī)烷_口，開口后以60°46′方位沿10 號煤底板掘進30 m（作為皮帶機頭硐室），而后右拐以 150°46′方位沿 10 號煤底板掘進施工10-1121 回風聯(lián)巷A 段110 m，再右拐以240°46′方位施工10-1121 回風聯(lián)巷B 段60 m（先10°上山掘進20 m 揭露K2 頂板，然后沿K2 頂板掘進40 m）與東一采區(qū)回風巷貫通。

1121 系統(tǒng)巷為矩形斷面，斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.0 m，巷道掘進的10 號煤層厚度為2.6 m，煤層內(nèi)含1～2 層不穩(wěn)定夾矸，普氏硬度0.9～1.1。10 號煤層直接頂為泥巖，平均厚度1.98 m；泥巖以上9 號煤層，平均厚度0.97 m，普氏硬度0.90～1.15；9 號煤層上部為K2 灰?guī)r平均厚度8.90 m；10號煤層直接底為粉砂巖，平均厚度2.45 m，截止目前巷道已掘進120 m。

根據(jù)1121 巷作業(yè)規(guī)程地質(zhì)資料顯示，系統(tǒng)巷掘進至130 m 處揭露一條正斷層，斷層落差為2.2 m，傾角為52°，巷道掘進至112 m 處時進入該斷層影響區(qū)，由于巷道前期掘進中安全管理不到位，導致巷道掘進至115～119 m 段頂板出現(xiàn)漏頂，漏頂深度達2.7 m，嚴重威脅著巷道安全快速掘進。

2 山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤礦1121 系統(tǒng)巷道掘進工藝及優(yōu)化

2.1 掘進工藝

1）1121 系統(tǒng)巷主要采取全斷面爆破的方式掘進，爆破炮眼主要采用6 個1.8 m 深且與斷面成75°的掏槽眼，12 個1.6 m 深且與斷面成90°的輔助眼，24 個1.6 m 深且與斷面成90°的周邊眼。

2）掏槽孔單孔裝藥量為1.2 kg，輔助孔及周邊孔單孔裝藥量為0.9 kg，總裝藥量為39.6 kg，如表1 所示；每個炮孔填裝一支毫秒延期電雷管，并采用串聯(lián)連接方式。

表1 1121 系統(tǒng)巷全斷面爆破炮孔裝藥量匯總表

2.2 掘進工藝優(yōu)化

為了提高巷道掘進效率，保證巷道掘進安全，決定采用分層松動爆破掘進工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全斷面爆破工藝。

1）掘進工作面在推進至120 m 處采用分層松動爆破工藝來代替之前的全斷面爆破工藝，根據(jù)地質(zhì)資料顯示，掘進高度為3.0 m，將巷道分為1.0 m 的上分層和2.0 m 的下分層進行分層爆破。

2）巷道下分層施工12 個深度為1.0 m 爆破孔并在每個爆破孔填裝爆破藥卷，爆破孔采用串聯(lián)連接方式，每次同時起爆的爆破孔數(shù)量不超過5 個。

3）巷道下分層的爆破炸藥起爆后產(chǎn)生的震動會將上分層的大部分煤塊震落，若震動較大導致頂板出現(xiàn)垮落時可以采用風鎬定對頂板進行修整，確保頂板的平整。

4）完成巷道上、下層的爆破后及時對頂板進行永久支護，支護完成后還對底板的矸石進行清理，進行下一個循環(huán)爆破作業(yè)，待掘進工作面全部通過斷層后方可停止爆破[1-2]。

3 安全支護技術(shù)應用

過斷層破碎帶時傳統(tǒng)錨桿（索）已經(jīng)無法滿足支護要求，巷道支護錨桿常常出現(xiàn)斷裂及失效的情況，通過研究決定采用錨索梁對斷層帶破碎的區(qū)域進行支護，支護工藝為：

1）由 1 根 4.0 m 的工字鋼及 3 根 8.3 m 的鋼絞線組裝成錨索梁，并在鋼梁上施工3 個直徑為22 mm 的圓孔，相鄰圓孔的距離為1.8 m。

2）在巷道頂板每排施工3 個錨索支護孔，將錨索插入鉆孔內(nèi)并進行錨固，待錨索錨固完成后在錨索外露端安裝工字鋼梁，采用鎖具進行緊固，錨索梁的安裝方向與巷道兩幫保持垂直。

3）相鄰錨索梁的安裝距離為1.0 m，若發(fā)現(xiàn)頂板由于漏頂導致錨索梁與頂板存在間隙時，可以通過在頂板間隙的位置鋪設(shè)半圓木來對頂板進行支護。

4）由于斷層破碎區(qū)頂板壓力較大很容易造成錨索梁受力變形現(xiàn)象，因此當安裝完成3 架縱向錨索梁后還需安裝一根長為2.5 m 的橫向錨索梁來固定3 架縱向錨索梁的兩端，橫向錨索梁采用2 根長3.5 m錨索進行錨固，如圖1 所示。

5）巷道在通過斷層帶期間要安排專業(yè)的技術(shù)人員對監(jiān)測錨索梁的變形情況，一旦發(fā)現(xiàn)錨索梁變形、脫落或移位時要及時安排人員進行處理。

6）掘進工作面通過斷層帶5 m 后停止施工錨索梁，所有錨索梁的安裝作業(yè)均必須在永久支護下進行，嚴禁空頂作業(yè)[3-5]。

4 應用效果

山西焦煤霍州煤汾河公司回坡底煤礦對1121系統(tǒng)巷斷層破碎區(qū)掘進工藝及支護工藝進行合理優(yōu)化，通過實際應用效果來看，取得了顯著應用成效：

圖1 1121 系統(tǒng)巷斷層破碎區(qū)錨索梁支護平面示意圖（未標單位：mm）

1）1121 系統(tǒng)巷采用分層爆破掘進工藝后，緩解了之前全斷面爆破導致的工作面頂板大面積破碎及垮落的現(xiàn)象，提高了斷層帶的掘進速度及安全性。

2）1121 系統(tǒng)巷斷層破碎區(qū)頂板永久支護后，通過安裝錨索梁支護彌補了傳統(tǒng)支護失效的現(xiàn)象，大大提高了斷層帶頂板的穩(wěn)定性，控制了頂板下沉、破碎現(xiàn)象，有效防止了頂板因支護強度不足，導致頂板發(fā)生冒漏事故。通過后期現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，采取錨索梁支護后巷道在過斷層帶期間，頂板未出現(xiàn)破碎、下沉等現(xiàn)象。