斜井精確貫通技術(shù)在云崗礦的實(shí)踐應(yīng)用

劉 洋

（大同煤礦集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037017）

煤礦掘進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量的巷道貫通工程，且存在大量的與斜井貫通的情況，為了達(dá)到與斜井的精確貫通，煤礦生產(chǎn)企業(yè)通常進(jìn)行實(shí)測(cè)坐標(biāo)及探巷兩項(xiàng)工作。在掘巷道與斜井貫通前，通常由地測(cè)部門下井測(cè)量斜井貫通點(diǎn)坐標(biāo)情況，進(jìn)而達(dá)到貫通的目的。地測(cè)部門無(wú)法深入現(xiàn)場(chǎng)找到斜井貫通點(diǎn)位置并進(jìn)行實(shí)測(cè)，依靠斜井原有數(shù)據(jù)進(jìn)行掘進(jìn)施工，需要進(jìn)行大量的探巷工作，才能達(dá)到沿煤層掘進(jìn)進(jìn)而與斜井貫通。因而，云崗礦從巷道設(shè)計(jì)優(yōu)化的角度，通過(guò)建立南翼風(fēng)井（斜井）一次函數(shù)數(shù)字模型，成功地解決了在掘巷道與南翼風(fēng)井走向貫通的重大難題，達(dá)到了斜井精確貫通的效果。

1 盤區(qū)概況

1.1 地質(zhì)情況

1.1.1 煤層情況

8#層406盤區(qū)位于云崗礦南部，開采煤層為云岡礦8#煤層。本盤區(qū)地面水平標(biāo)高1215～1297m，工作面水平標(biāo)高1005～1028m；煤層厚度在1.1～1.37m之間，平均1.17m；直接頂為中細(xì)—粉砂巖，直接底為粉細(xì)砂巖。

1.1.2 附近井筒相關(guān)情況

南翼風(fēng)井井口標(biāo)高1287.500m，井底標(biāo)高968.39m，井筒直徑4.5m，井筒深度755.08m，傾角25°，全長(zhǎng)由井口延伸至云崗礦12#煤層，井筒施工于1991年3月，半圓拱巷道，拱壁錨噴支護(hù)良好。

1.2 施工情況

1.2.1 盤區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的建立

準(zhǔn)備采區(qū)，必須在采區(qū)構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)后，方可開掘其他巷道，8#層406盤區(qū)為我礦新開盤區(qū)，在施工其他盤區(qū)巷道之前，需要先構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)。

云崗礦決定：

（1）由工程四隊(duì)從云崗礦2#煤倉(cāng)出煤，由北向南施工8#層406皮355m，由西向東施工8#層506-1回70m，由北向南施工8#層506回，由東向西施工8#層506-3回23.6m并與南翼風(fēng)井貫通，構(gòu)成8#層406盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。

（2）由西向東施工8#層406-1三條盤區(qū)巷道，形成盤區(qū)8#層406盤區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)。

（3）最后圈定8#層406盤區(qū)工作面。

1.2.2 施工工藝

宏泰隊(duì)組采用爆破掘進(jìn)施工工藝，斷面為4.5×2.8m矩形斷面，錨桿+錨索+鋼帶聯(lián)合支護(hù)，沿頂起底掘進(jìn)。

2 與南翼風(fēng)井貫通情況

在生產(chǎn)中需要與南翼風(fēng)井貫通，與南翼風(fēng)井貫通巷道平剖面布置圖如圖1所示。

圖1 與南翼風(fēng)井貫通巷道預(yù)測(cè)平剖面布置圖

2.1 8#層506回設(shè)計(jì)施工方案

巷道布置設(shè)計(jì)初期時(shí)，根據(jù)地質(zhì)科所提供的地質(zhì)圖紙等高線數(shù)值及疏密程度，預(yù)計(jì)8#層506回設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為481.856m，由北向南進(jìn)行掘進(jìn)；8#層506-3回長(zhǎng)度為23.6m，由東向西進(jìn)行掘進(jìn)，并與南翼風(fēng)井貫通。其中8#層506-3回貫通巷道巷中橫坐標(biāo)及預(yù)計(jì)底板標(biāo)高分別為X=4439957.974，Z=1017。

2.2 施工8#層506回404m后巷道標(biāo)高情況

工程四隊(duì)下山掘進(jìn)施工8#層506回404m后，根據(jù)巷道內(nèi)2017年12月20日實(shí)測(cè)9#測(cè)點(diǎn)頂板標(biāo)高(Z頂板=1015.135)情況，發(fā)現(xiàn)其較設(shè)計(jì)到位頂板標(biāo)高底4.665m。

3 存在的問題

3.1 實(shí)測(cè)8#、9#測(cè)點(diǎn)頂板位于預(yù)測(cè)貫通點(diǎn)下方

根據(jù)圖紙等高線分布情況，可知8#層506回由北向南標(biāo)高逐漸降低，故預(yù)測(cè)貫通點(diǎn)頂板標(biāo)高應(yīng)較實(shí)測(cè)8#、9#測(cè)點(diǎn)標(biāo)高小，然而實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)巷道貫通點(diǎn)頂板標(biāo)高較實(shí)測(cè)8#、9#測(cè)點(diǎn)標(biāo)高大，實(shí)測(cè)8#、9#測(cè)點(diǎn)頂板位于預(yù)測(cè)貫通點(diǎn)下方。

3.2 8#、9#標(biāo)高與原圖紙等高線數(shù)值偏差較大

按照設(shè)計(jì)巷道情況，巷道內(nèi)8#測(cè)點(diǎn)與9#測(cè)點(diǎn)頂板標(biāo)高均位于1020～1025m之間，然而實(shí)際測(cè)量8#測(cè)點(diǎn)頂板標(biāo)高為1018.285m，9#測(cè)點(diǎn)頂板標(biāo)高為1015.135m，均位于設(shè)計(jì)巷道的下方。

3.3 按原設(shè)計(jì)進(jìn)行掘進(jìn)難以與南翼風(fēng)井水平貫通

如圖1所示，若實(shí)際從9#測(cè)點(diǎn)起由北向南僅施工126.785m，則該位置位于南翼風(fēng)井斜下方，難以與南翼風(fēng)井水平貫通，需施工一段斜井才能保證與南翼風(fēng)井進(jìn)行貫通。

4 解決方案

4.1 建立一次函數(shù)模型解決與南翼風(fēng)井貫通問題

4.1.1 原理

由于南翼風(fēng)井的傾角為25°，通過(guò)南翼風(fēng)井建立一次函數(shù)模型，當(dāng)工程四隊(duì)施工巷道的工作面數(shù)據(jù)與南翼風(fēng)井一致時(shí)，說(shuō)明工程四隊(duì)施工的巷道與南翼風(fēng)井在南北方向上成為外觀交點(diǎn)，東西方向引一條直線穿過(guò)外觀交點(diǎn)，從而達(dá)到與南翼風(fēng)井走向貫通的效果。

4.1.2 模型建立的過(guò)程

（1）技術(shù)科根據(jù)地質(zhì)科提供的南翼風(fēng)井坐標(biāo)，從中選取貫通點(diǎn)附近的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)（風(fēng)6、風(fēng)7）作為建立模型的起算數(shù)據(jù)，將兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)作為一次函數(shù)的X值，將兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的頂點(diǎn)標(biāo)高作為一次函數(shù)的Y值，建立Y=kX+B的一次函數(shù)：Y=0.462234655X-2051282.443。

（2）將兩個(gè)測(cè)點(diǎn)所成的直線段32等分，建立Y=kX+B橫坐標(biāo)與頂板標(biāo)高的數(shù)據(jù)列表，如表1所示。

（3）由于工程四隊(duì)巷道掘進(jìn)以巷道中的測(cè)點(diǎn)為基點(diǎn)，進(jìn)而建立出巷道測(cè)點(diǎn)與橫坐標(biāo)之間的關(guān)系列表。

（4）建立成一個(gè)數(shù)據(jù)列表如表1所示。

（5）假定工程四隊(duì)所掘巷道是8#、9#測(cè)點(diǎn)所成的直線，則繪制出的一次函數(shù)模型如圖1中所示。

4.2 實(shí)測(cè)8#層見煤點(diǎn)標(biāo)高驗(yàn)證數(shù)據(jù)列表的可靠性

2017年12月24日技術(shù)科組織地質(zhì)科、通風(fēng)區(qū)人員下井實(shí)測(cè)南翼風(fēng)井中8#層見煤點(diǎn)標(biāo)高，進(jìn)而驗(yàn)證了南翼風(fēng)井一次函數(shù)模型建立的可靠性，并且確定出巷道施工至距9#測(cè)點(diǎn)145m時(shí)，由東向西掘進(jìn)恰好與南翼風(fēng)井貫通。

4.3 探巷確定模型建立的可靠性

2018年1月6日工程四隊(duì)施工至距9#測(cè)點(diǎn)145m時(shí)，距工作面1.5m處由東向西進(jìn)行探巷，發(fā)現(xiàn)恰好與南翼風(fēng)井探通，且探通位置接近南翼風(fēng)井頂板位置。

表1 工程四隊(duì)施工距離與貫通點(diǎn)頂板標(biāo)高關(guān)系表

圖2 實(shí)測(cè)南翼風(fēng)井見煤點(diǎn)標(biāo)高一次函數(shù)模型驗(yàn)證圖

5 結(jié)論

該技術(shù)為在掘巷道與已有巷道貫通提供了理論依據(jù)，成功應(yīng)用于8#層506-3回與南翼風(fēng)井貫通實(shí)踐當(dāng)中，為巷道的順利貫通提供有利保障。有效地避免了在實(shí)際掘進(jìn)期間由于巷道貫通而進(jìn)行的探巷工作，減少了由于探巷所需的額外成本、人力，為該礦的高效生產(chǎn)做出了充足的準(zhǔn)備工作。