倾斜岩巷爆破掘进方案对比及施工安全措施.pdf

132020 年第 3 期 收稿日期 2019-09-20 作者简介 王波（1987-），男，江苏徐州人，2010 年毕业于中 国矿业大学采矿工程专业，采煤工程师，现从事煤炭建设工程质 量监督管理工作。 倾斜岩巷爆破掘进方案对比及施工安全措施 王 波 （煤炭工业晋城矿区建设工程质量监督站，山西 晋城 048006） 摘 要 以凤凰山矿一五三盘区回风斜巷爆破掘进施工为例， 通过对比上山掘进和下山掘进的优缺点， 选择采取上山掘进。 制定上山掘进时克服人员物料上下困难、喷射混凝土及煤矸运送距离过长、穿过煤层时顶板补强支护等问题的应对措施， 确保倾斜岩巷上山掘进施工安全、高效。 关键词 倾斜 岩巷 上山 掘进 中图分类号 TD235.4 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.03.006 Comparison of Blasting Excavation Schemes and Construction Safety Measures in Inclined Rock Roadway Wang Bo （Quality Supervision Station of Construction Project in Jincheng Mining Area of Coal Industry, Shanxi Jincheng 048006） Abstract Taking the blasting driving construction of the return inclined lane in the No. 153 panel area of Fenghuangshan Mine as an example, the driving up the mountain is selected by comparing the advantages and disadvantages of driving up and driving down the mountain. In order to ensure the safety and efficiency of the uphill driving construction of the inclined rock roadway, countermeasures should be made to overcome the difficulties of personnel and materials, the long distance of shotcreting and coal gangue transportation, and the roof reinforcement and support when passing through the coal seam. Key words inclined rock roadway uphill driving 1 概况 凤凰山矿在历经近 50 年的开采后，煤炭资源 逐步枯竭，需要对十五号煤三盘区开始规划布局。 该盘区是十五号煤的最后一个盘区，经过矿反复研 究论证后决定一五三盘区的开拓延伸从北二风井施 工斜巷开拓准备系统。 一五三盘区回风斜巷由一五三盘区回风联络巷 开口，以 30坡上山掘进，斜长为 123.602m，如 图 1 所示。 2 施工方案对比分析 2.1 掘进方案对比 （1）采用下山爆破掘进施工方案 下山掘进施工时，从北二风井下平段开口，按 照设计坡度及方位向下爆破掘进，通过矿车运输煤 矸，从联络横川至北大巷再到北矸井进行翻矸作业。 此方案施工优点是能有效避免矸石滚落及掌面掉矸 伤人，运送物料时相对较安全，瓦斯及有毒有害气 体不易在工作面聚集等；缺点是施工进度慢，矸石 运输能力严重不足，效率低，工作面打钻积水全部 聚集在掌面，对施工造成较大影响。 图 1 一五三盘区回风斜巷施工示意图 （2）采用上山爆破掘进施工方案 142020 年第 3 期 上山掘进时，从一五三盘区回风联络巷开口， 按照设计坡度及方位向上爆破掘进，通过一五三盘 区回风联络巷内皮带将煤矸运走。此方案施工优点 有上山掘进施工效率高、巷道成形好，煤矸运输高 效及工作面无积水等；缺点有矸石滚落及掌面掉矸 伤人危险、运送物料困难及瓦斯等有毒有害气体在 掌面聚集等。 （3）掘进工艺确定 通过对比上下山掘进工艺的优缺点，结合矿井 采掘衔接接替情况，确定采用上山爆破掘进方案。 2.2 巷道施工断面及支护方式对比 根据盘区用风等生产安全需求，巷道净断面积 不低于 9m2，拟在以下两种方案中进行选择。 （1）采用矩形断面、锚杆支护方式 采用矩形断面，净宽 4m，净高 2.4m，净断面 积 9.6m2，支护方式采用锚杆支护。此方案优点是 施工进度快、支护成本低等；缺点是巷道成形差、 长时间风化后掉矸伤人及巷道承压较低等。 （2）采用半圆拱形断面、锚网喷支护方式 采用半圆拱形断面，锚、网、喷联合支护。 断面净宽 4.0m，净高 3.0m，其中墙高 1m，拱高 2m，喷体厚度 100mm，净断面面积 10.28m2，支护 方式为锚杆、金属网、喷射混凝土。此方案优点是 巷道成形好、支护强度高、防止巷道风化掉矸伤人 及巷道承压强度高等；缺点是巷道施工断面大、支 护成本高及用料困难等。 （3）巷道施工断面及支护工艺确定 经过两种方案的对比，考虑支护安全及服务 年限较长等因素，选择半圆拱形断面及锚网喷支 护工艺。 2.3 施工方案确定 通过对比掘进工艺、断面形状及支护工艺各自 优缺点，综合考虑巷道用途、服务年限及安全施工 等多方面因素，一五三盘区回风斜巷最终采用上山 爆破掘进工艺，半圆拱形断面锚网喷联合支护。如 图 2、图 3 所示。 3 施工安全管控措施 （1）巷道施工过程中在巷道南帮帮部距底板 1.21.5m 处，每 2m 打注一根 0.7m 长锚杆，在锚 杆上缠绕麻绳，人员在上下坡时顺麻绳上下，确 保安全。 （2）运送设备材料时，加工专用工具箱，利 用耙岩机牵引工具箱往上运料，运料时人员站在躲 避硐内与斜巷坡底耙岩机司机通过声光信号联系将 物料运送至指定地点。 （3） 巷道掘进至开口以里60m （即9煤煤层处） 时，在巷道南帮炮掘喷浆硐室一个。硐室沿 9煤煤 层顶板掘进，采用矩形断面锚网喷联合支护，并打 注锚索进行补强支护。在喷浆硐室内安装喷浆机一 台，从一五三盘区回风斜巷底喷浆机往喷浆硐室内 送料，再用硐室内喷浆机对 60m 以上巷道进行喷射 混凝土，完成接力喷射混凝土支护。 图 2 一五三盘区回风斜巷施工断面图 图 3 一五三盘区回风斜巷支护示意图 （4）巷道掘进至开口以里 70m 时在巷道南帮 炮掘绞车硐一个，采用半圆拱形断面锚网喷联合支 护。在绞车硐内安装绞车两部，将巷道 70m 以上的 矸石通过绞车牵引耙斗耙至绞车硐以下，再利用斜 巷坡底的耙岩机将巷道 70m 以下的矸石耙至盘区皮 带上运走，完成接力出矸。 （5）巷道掘进至开口以里 60m 时经过 9煤层， 采用半圆拱形断面。在 9煤层影响区域内巷道拱部 每 2m 打注一排单体锚索进行加强支护，同时将喷 射混凝土支护及时跟进掌面，即每施工一排及时喷 混凝土封闭，确保安全顺利通过此区域。 （6） 巷道掘进至开口以里100m时通过北大巷， 在掘进至距北大巷风桥 20m 时进行警戒设置。在警 （下转第 17 页） 172020 年第 3 期 拉断力。W 钢带选取 W 钢带护顶，厚度大于等 于 4mm，宽度 280mm，长度 5400mm。网片规格 选取 6.5mm 钢筋焊接的钢筋网进行护顶，网孔规格 100100mm，网片规格 5900100mm，网之间交 接 100mm。锚杆布置锚杆的排距是 900mm，每 排布置 7 根锚杆，锚杆的间距是 850mm。锚杆预紧 扭矩需要达到 400Nm，而且不可大于 550Nm。锚 杆全部垂直岩面打设。 锚索形式和规格锚索材料是 21.8mm、119 股 的高强度低松弛预应力钢绞线，锚索极限破断拉 力是 582kN，最大力总伸长率大于等于 5，长度 7300mm，钻孔直径 30mm，选用 2 支 MSK2535 和 2 支 MSM2550 树脂锚固剂，锚固长度 2501mm。 锚索托板选取高强度拱形锚索托盘，规格是 30030014 mm，材质为 Q235 钢，高度大于等 于 60mm，配套使用调心球垫，承载力不能小于锚 索的拉断载荷。锚索布置锚索采用“三 - 二 - 三” 布置，锚索间距 1700mm，排距 1800mm，垂直顶 板岩层打设。锚索的初始张拉达到 300kN，预紧力 在损失后大于等于 240kN。 （2）巷帮支护。锚杆形式和规格与优化方 案中顶板支护的选取规格相同。锚固方式树脂加 长锚固，采用 2 支树脂锚固剂，1 支为 MSK2535， 1 支为 MSM2550 低粘度慢速锚固剂，钻孔直径 30mm，锚固长度 1277mm，锚固力设计为 190kN。 W 钢护板选取 W 钢护板厚度大于等于 4mm， 宽度 280mm，长度 450mm。锚杆配件与优化方 案中顶板支护的选取规格相同。网片规格选用 菱形的金属网来护帮，材料是 8铁丝，网孔的规 格为 5050mm，网片的规格为 33001000mm， 网片之间交接长度 100mm。锚杆布置锚杆排距 900mm，每排布置 4 根锚杆，间距 900mm。锚杆预 紧扭矩需要达到 400Nm，而且不可大于 550Nm。 锚杆全部垂直岩面打设。 3 结论 （1）通过对综放工作面回采顺槽掘进支护技 术进行优化，采用强力锚杆、锚索联合支护，将增 加新开挖巷道围岩周围的强边界条件，使其具有较 强的承载力，充分发挥连续岩体本身的主动承载力， 进而抵抗围岩在应力重分布过程中的变形运动。 （2）由于煌斑岩侵入导致节理裂隙十分发育 且呈现无规则分布形态，巷道矿压显现较为剧烈。 通过对回采面顺槽巷道掘进支护技术方案的优化， 从而起到加强支护强度的作用，确保了 2102 回采 顺槽在煌斑岩侵入下掘进期间和工作面回采期间巷 道的安全及稳定。 【参考书目】 ［1］ 陈宇，张洋，耿继业，等 . 高应力煤巷掘锚护一 体化快速掘进工序优化与支护技术[J].煤矿安全， 2019，50（07）120-123. ［2］ 王涛 . 掘进巷道过煌斑岩施工工艺研究 [J]. 山东 煤炭科技，2019（06）51-5257. ［3］ 强俊林 . 煤矿井下巷道掘进顶板支护技术 [J]. 能 源与节能，2019（02）159-160175. ［4］ 韩龙 . 全断面矩形高效快速掘进巷道支护方案优 化 [J]. 煤炭工程，2017，49（12）61-65. 戒设置时指派专人为安全负责人，并且工作面火药 装好后通过电话联系安全负责人，安全负责人接到 指令后进行警戒设置及检查。在北大巷风桥警戒区 域前后拉警戒带进行警戒，防止人车和运煤矿车经 过时误闯入警戒区域，待爆破结束后电话联系安全 负责人进行警戒撤离。 （7）为防止矸石滚落伤人，在每个在用硐室 口支设铁道，在铁道上捆绑架板将硐室与巷道出矸 路线隔离开，在斜巷坡底耙岩机前方用道木等材料 构筑一道屏障，耙岩机漏矸槽上安装防护网，控制 矸石滚落伤人。 （上接第 14 页） 4 结 语 通过一五三盘区回风斜巷的掘进施工工艺、断 面选择及支护方式的对比确定最优方案，在保证安 全的前提下，快速高效完成掘进任务，有效缓解矿 井衔接紧张的局面，对类似条件的施工组织具有借 鉴意义。 【参考书目】 ［1］ 赵铁锤 . 煤矿总工程师技术手册 [M]. 北京煤炭 工业出版社，2010. ［2］ 徐永忻 . 采矿学 [M]. 徐州中国矿业大学出版社， 2003.