劉修文
(霍州煤電集團公司辛置煤礦,山西 霍州 031432)
霍州煤電集團辛置煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/a,2012年煤礦實際產(chǎn)煤128.7萬t。礦井地質(zhì)儲量9951萬t,可采儲量6421萬t,當(dāng)前共有2#、3#、4#、5#、7#共5個煤層。2012年之前該礦主要巷道布置在5#底板巖層中,巖巷支護主要采用砌碹、錨噴、砼支架支護,從實踐情況來看存在單進低、支護效果差、支護成本高等問題,從而制約了生產(chǎn)的發(fā)展。
從2013年起,辛置煤礦井下巖巷掘進采用光面爆破、錨噴支護技術(shù)。
(1)對于巖石較軟或節(jié)理裂隙發(fā)育的情況,選擇周邊眼眼深2.0m,周邊眼距離300mm,光爆層厚度0.80m,炮眼密集系數(shù)M=0.80。
(2)周邊眼兩眼之間加大空眼,空眼角度與周邊眼一致,保證光面的成形。
(3)二圈輔助眼間距選定為0.40m。
(4)掏槽眼的炸藥充填系數(shù)(充填炸藥藥卷的總長度與炮眼的深度之比)為0.5~0.7,輔助眼的炸藥充填系數(shù)為0.3~0.5,二圈眼的炸藥充填系數(shù)為0.06~0.12。當(dāng)巖石較硬,巖層較厚,節(jié)理裂隙不太發(fā)育的情況下,可取大值,反之取小值。裝藥結(jié)構(gòu)除了考慮有利于爆破以外,還應(yīng)考慮在施工中瓦斯的涌出量。一般在無瓦斯或瓦斯涌出量很低(0.5%以下)時,采用反向裝藥為宜,反之應(yīng)采用正向裝藥。根據(jù)該煤礦的情況,確定每孔裝藥量0.30kg,正向裝藥結(jié)構(gòu),一次起爆的爆破方法。
(5)起爆順序,周邊眼最后起爆。
炮眼布置情況如圖1所示。
按下列經(jīng)驗公式確定錨噴參數(shù):
(1)錨桿總長度:
L=N(l.l+W/10),L>2S
式中:
W-巷道跨度,m;
N-圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù),取N=1.1;
S-圍巖巖體的節(jié)理間距,m。
錨桿長度選擇上述L值中較大數(shù)值。
圖1 炮眼布置圖(三面投影)
(2)錨桿的間距:D≤0.5L,D<3
錨桿間距D≤0.5L時,能形成加固的均勻壓縮帶厚度,發(fā)揮其整體穩(wěn)定性。圍巖的裂隙間距S是決定錨桿間距的重要因素。當(dāng)巖塊相互咬合時,按小于平均裂隙間距的3倍布置錨桿,才會是安全的。最大的錨桿間距不應(yīng)該超過1.5m,井巷工程中,錨桿的正常間距不應(yīng)該超過0.8~1.0m。
(3)錨桿直徑:
d=1/110L
式中:
d-金屬錨桿的直徑。
(4)噴射砼最小厚度:
h≥3d
式中:
d-噴射砼或砂漿最大骨料的料徑,cm。
(5)在錨桿支護基礎(chǔ)上鋪設(shè)鐵絲網(wǎng),鐵絲網(wǎng)用6mm鐵絲拉成10#圓絲大小焊拉而成,鐵絲200網(wǎng)規(guī)格長×寬= 1800×900mm,網(wǎng)格100×100mm。網(wǎng)與網(wǎng)搭拉用圓絲捆扎,搭拉長度100mm,搭拉處每隔一網(wǎng)孔用鐵絲連接,將錨桿、混凝土聯(lián)成一個有機的整體,充分利用混凝土的抗壓作用、鐵絲網(wǎng)的抗拉作用,提高其支護強度,減少巷道變形量。
針對辛置煤礦的現(xiàn)場實際情況,制定了嚴格的現(xiàn)場施工方法來完成光面爆破。主要內(nèi)容有:(1)根據(jù)巷道中、腰線,找出拱基線圓心點,然后根據(jù)爆破圖表、巷道斷面尺寸畫出巷道輪廓線,并標(biāo)出炮眼圈距、打眼位置。(2)打眼操作施工必須做到“準、平、直、齊”四點要求。(3)及時清理干凈各眼內(nèi)的巖粉和積水。(4)控制周邊眼裝藥量小于0.15kg/孔,按操作流程將炮眼封滿填實。(5)起爆后,檢查處理工作面安全及拒爆、殘爆,進行清幫清頂及臨時支護,然后根據(jù)斷面設(shè)計尺寸檢查巷道成型,發(fā)現(xiàn)欠挖及時用手鎬進行處理。
根據(jù)煤礦巷道圍巖工況,選擇采用“二掘二錨一噴”的循環(huán)作業(yè)方式,做好相應(yīng)的技術(shù)和管理措施,有效地解決了因錨噴循環(huán)方式造成圍巖裸露時間長、范圍大、頂板冒落片幫的安全問題。
(1)施工組織:巖巷掘進工作面迎頭采用3臺ZY -24型氣腿鑿巖機打眼,Φ43mm柱齒鉆頭,Φ22mm、長2.2m中空六角鋼鉆桿,光面破爆,扒斗機裝渣,人工推車,絞車提升。采用機械推進器把錨桿推進托板緊貼巖壁。小班一循環(huán),循環(huán)進度2.0m,日進度2.0×2=4.0m。
(2)勞動組織形式:巖巷掘進作業(yè)中的各技術(shù)工種,必須密切進行配合,組織好正規(guī)循環(huán)作業(yè)。技術(shù)工種必須持證上崗,并進行相應(yīng)的崗前培訓(xùn)。
(3)指定人員負責(zé)對光爆錨噴的分部工程(周邊眼布置、周邊眼眼痕率、掛網(wǎng)、錨桿安裝、初噴和復(fù)噴等單項工程)的檢查驗收。噴射砼前,必須由負責(zé)分部工程檢查人員對掛網(wǎng)、錨桿安裝情況進行詳細的檢查,經(jīng)確認達到要求后才能進行復(fù)噴工序。
(4)嚴格工程質(zhì)量管理,積極推行正規(guī)循環(huán)作業(yè)。對于松軟破碎巖層,必須采用加金屬骨架或鋼絲繩骨架和壁后注漿措施,保證足夠的支護強度,減少巷道變形。
(1)辛置煤礦從2013年起在巖巷施工中全部采用光爆錨噴支護技術(shù),巖巷掘進施工總長度30000m,巷道支護效果理想。巖巷掘進效率提高,從2013年后單進由以往的55m/月提高到125m/月,單進最高達到185m/月。掘進工效由2012年的0.11m/工左右提高到了0.23m/工。
(2)光爆錨噴支護比以往砌碹巷每米減少排矸3m3,2013年~2015年的3年中累計減少排矸量13.5萬m3,減少排放矸石運輸費用235萬元左右,減少矸石堆放占地面積4821m2,減少矸石堆放征地費用80萬元,少耗石材6.3萬m3。