東五北翼千米鉆機(jī)繞道過空巷安全技術(shù)措施

姬 輝

（晉能控股集團(tuán)寺河礦，山西 晉城 048204）

1 工程內(nèi)容

現(xiàn)我隊(duì)施工東五北翼千米鉆機(jī)繞道掘進(jìn)過程中從東井區(qū)北回風(fēng)大巷上方通過,為確保工程安全、規(guī)范、合理進(jìn)行，特編制本安全技術(shù)措施。

2 現(xiàn)場(chǎng)概況

（1）下層巷道（東井區(qū)北回風(fēng)大巷）交叉范圍頂板前后5m進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，排距1m，每排四根均勻布置，錨索采用5.3m錨索。

（2）下層巷道使用25#U 型鋼拱形棚進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，棚距1000mm，共架棚15架。補(bǔ)強(qiáng)范圍覆蓋交叉巷道兩側(cè)5m。

（3）下層巷道施工的拱形棚配合打單體柱進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，每排1根，共15排15根?，F(xiàn)場(chǎng)受風(fēng)筒、電纜、瓦斯管路影響，在巷道合適位置補(bǔ)打，且所有單體柱用鋼絲繩捆綁柱頭及聯(lián)鎖保護(hù)。

過空巷前，以上現(xiàn)場(chǎng)概況均由開拓二隊(duì)施工完畢，并由我隊(duì)派專人現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收確認(rèn)。

3 施工技術(shù)要求

（1）按照設(shè)計(jì)要求，東五北翼千米鉆機(jī)繞道3-3區(qū)段自東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里掘進(jìn)29m到達(dá)空巷上方南幫，繼續(xù)向前掘進(jìn)20m 至北掘開口以里49m機(jī)組完全通過空巷上方。東五北翼千米鉆機(jī)繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里掘進(jìn)150m 到達(dá)空巷上方北幫，繼續(xù)向前掘進(jìn)20m至南掘開口以里170m機(jī)組完全通過空巷上方。

（2）下層巷道巖柱留設(shè)驗(yàn)算（來自生產(chǎn)技術(shù)管理部技術(shù)設(shè)計(jì)）：根據(jù)莫爾—庫倫強(qiáng)度理論（直線型包絡(luò)線），材料破壞的原因是由于材料體內(nèi)某一截面上的剪應(yīng)力τ到達(dá)一定限度，但同時(shí)又和該面上的正應(yīng)力σ有關(guān)。即在極限狀態(tài)下，滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了隨著法向壓力和材料特性而定的最大值。根據(jù)庫倫定律，材料的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩擦力和凝聚力組成其應(yīng)力表達(dá)式為：

式中：τf——材料的抗剪強(qiáng)度；

σ——作用在剪切面上的正應(yīng)力；

σc、σt——材料單向抗壓和抗拉強(qiáng)度極限。

剪應(yīng)力公式為：

式中：Qs——設(shè)備壓力，動(dòng)載系數(shù)取1.2；

Qg——巖石重力；

s——巖石截面積。

計(jì)算條件：

①按簡(jiǎn)支橋梁計(jì)算，跨度5.3m；

②機(jī)組自重62.5t，動(dòng)載按1.2倍計(jì)算；

③巖石厚度6m；

④根據(jù)礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告，煤層底板泥巖抗壓強(qiáng)度5.2MPa，抗剪強(qiáng)度2.64MPa，抗拉強(qiáng)度0.58MPa。

計(jì)算過程：

按公式（1）計(jì)算得巖石材料抗剪強(qiáng)度為τf=2.72MPa，計(jì)算結(jié)果比地質(zhì)報(bào)告中泥巖抗剪強(qiáng)度2.64MPa大，抗剪強(qiáng)度按照2.64MPa計(jì)算。按公式（2）計(jì)算得機(jī)組過空巷時(shí)τ=（62.5×1.2+5.3×6×5×2.6×10）/6×5=140.3(kPa)=0.14(MPa)。計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)小于泥巖抗剪強(qiáng)度2.64MPa，但由于忽略中間主應(yīng)力的影響，使得計(jì)算結(jié)果偏于安全，井下工程條件復(fù)雜，巖石的各種力學(xué)性能變化較大，受弱機(jī)構(gòu)面、淋水弱化、錨桿錨索錨固對(duì)頂板的加強(qiáng)作用等一系列因素影響，巖柱的留設(shè)主要以工程經(jīng)驗(yàn)為主，計(jì)算校核為輔助。在施工過程中要做好下層巷道頂板的觀測(cè)工作，出現(xiàn)頂板下沉、漿皮掉渣脫落、兩幫鼓出、底板鼓起等異常情況時(shí)，要及時(shí)停止下方作業(yè)，進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。所以過空巷前，下層巷道的加強(qiáng)支護(hù)施工完畢，確保安全后方可施工。

4 施工作業(yè)方法及工藝

（1）組織方式：采用“三·八”制作業(yè)方式。嚴(yán)格按照勞動(dòng)組織進(jìn)行分工，班組實(shí)行作業(yè)地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)交接班。

（2）準(zhǔn)備工作：過空巷前下層巷道交叉點(diǎn)設(shè)警戒位置安裝電話一部到位。

（3）我隊(duì)設(shè)警戒人員要隨時(shí)觀察巷道巖層情況，根據(jù)觀察巖層情況我隊(duì)分兩種方案進(jìn)行施工（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)頂板情況向生產(chǎn)部匯報(bào)后由部室決定）。

①方案一：巖層情況完好時(shí)我隊(duì)繼續(xù)保持原有施工工藝，機(jī)組配合錨桿機(jī)循環(huán)作業(yè)。CMM2-15 型雙臂錨桿鉆車（錨桿機(jī)臨時(shí)支護(hù)）：正常掘進(jìn)時(shí)循環(huán)進(jìn)度為6m，最大空頂距為6.5m，最小空頂距為0.5m。

②方案二：巖層情況破碎時(shí)使用機(jī)組配合機(jī)載臨時(shí)支護(hù)作業(yè)，避免機(jī)組多次通過空巷造成下層巷道頂板損壞。掘進(jìn)時(shí)循環(huán)進(jìn)度為4m，最大空頂距為4.5m，最小空頂距為0.5m。

5 各工序施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（1）東五北翼千米鉆機(jī)繞道3-3 區(qū)段東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里29～49m，東五北翼千米鉆機(jī)繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里掘進(jìn)150～170m 割煤期間（220機(jī)組履帶在空巷正上方時(shí)），割煤前提前安排專人在空巷交叉點(diǎn)東西兩側(cè)各20m 均置警戒（上方作業(yè)，嚴(yán)禁通行）（具體如圖1所示）。

圖1 頂板正常時(shí)東井區(qū)北回風(fēng)大巷設(shè)警戒示意圖

（2）現(xiàn)場(chǎng)警戒看護(hù)人員割煤前需檢查東井區(qū)北回風(fēng)大巷空巷區(qū)域的頂幫情況，若頂幫正常，檢查無異常，設(shè)置好警戒后通過專用電話通知本隊(duì)工作面當(dāng)班班長(zhǎng)或跟班干部，方可組織進(jìn)行割煤或調(diào)機(jī)作業(yè)。

割煤期間若發(fā)現(xiàn)異常（當(dāng)出現(xiàn)煤炮聲、斷錨索、頂板下沉、漿皮掉渣脫落，兩幫鼓出，底板鼓起等頂?shù)装濉蓭偷炔环€(wěn)定現(xiàn)象）及時(shí)通過電話通知我隊(duì)工作面停止作業(yè)，上層巷道人員撤出后值班室及時(shí)匯報(bào)調(diào)度指揮部等相關(guān)業(yè)務(wù)部室，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況另行制定安全技術(shù)措施。同時(shí)下層巷道設(shè)警戒人員需向值班室請(qǐng)示下層巷道警戒以里至工作面迎頭人員是否撤離，若值班室得到調(diào)度指揮部警戒以里作業(yè)人員需撤離的指令時(shí)，通知交叉點(diǎn)處設(shè)警戒人員繼續(xù)在此看設(shè)警戒不動(dòng)，另外通知工作面由班長(zhǎng)安排三人A、B、C 沿東井區(qū)北回風(fēng)大巷3#聯(lián)絡(luò)巷經(jīng)過空巷交岔點(diǎn)處至工作面迎頭撤離所有作業(yè)人員（開拓二隊(duì)人員，沿途的千米鉆機(jī)一隊(duì)，探放水一隊(duì)作業(yè)人員），人員A 首先在東井區(qū)北回風(fēng)大巷3#聯(lián)絡(luò)巷口設(shè)置一道警戒，并在此看設(shè)警戒，保證所有在此進(jìn)入東井區(qū)北回風(fēng)大巷人員嚴(yán)禁進(jìn)入。另外人員B、C沿途至東井區(qū)北回風(fēng)大巷迎頭繼續(xù)撤離人員，撤離過程中一人走在隊(duì)伍前邊，一人走在隊(duì)伍后邊，防止人員散落，且將東井區(qū)北回風(fēng)大巷工作面區(qū)域非本安電器設(shè)備停電閉鎖后全部撤至過東井區(qū)北回風(fēng)大巷4#聯(lián)絡(luò)巷全風(fēng)壓處，人員B并在此設(shè)置警戒，人員撤出后人員C 及時(shí)匯報(bào)調(diào)度指揮部等相關(guān)業(yè)務(wù)部室。且制定的安全技術(shù)措施審批下發(fā)完成前，下層巷道警戒以外人員嚴(yán)禁進(jìn)入工作面獨(dú)頭巷道以里區(qū)域作業(yè)，且下層巷道和東井區(qū)北回風(fēng)大巷3#、4#聯(lián)絡(luò)巷設(shè)警戒人員做到現(xiàn)場(chǎng)班班交接（具體如圖2所示）。

圖2 頂板異常時(shí)東井區(qū)北回風(fēng)大巷設(shè)警戒示意圖

（3）機(jī)組割煤或調(diào)機(jī)作業(yè)結(jié)束后，將機(jī)組退至空巷上方位置以外并停電閉鎖后，由班長(zhǎng)或跟班干部通知警戒看護(hù)人員，現(xiàn)場(chǎng)警戒看護(hù)人員要對(duì)東井區(qū)北回風(fēng)大巷的巷道頂幫再次進(jìn)行檢查，確認(rèn)無異常后方可撤除警戒，恢復(fù)正常通行作業(yè)。

（4）過空巷期間，保證巷道成型，嚴(yán)禁臥底超挖，且需注意下層巷道施工的錨索，割壞錨索要做好統(tǒng)計(jì)并匯報(bào)生產(chǎn)技術(shù)管理部。

（5）待我隊(duì)掘進(jìn)至東五北翼千米鉆機(jī)繞道3-3 區(qū)段東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里49m以北，東五北翼千米鉆機(jī)繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里170m以南時(shí)，下方空巷方可不設(shè)警戒，恢復(fù)正常通行。同時(shí)必須在上、下層巷道明確過空巷位置并掛牌（空巷位置、快速通過）提醒。

6 施工所需設(shè)備及參數(shù)

EBZ220 掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)特征為：機(jī)重62.5t、供電電壓為1140kV、龍門高度為400mm、截割范圍為：寬6.86m、高5.1m，噴霧方式為：內(nèi)外噴霧。

7 各工序施工操作要求

（1）所有工作人員必須持證上崗。

（2）進(jìn)入施工地點(diǎn)時(shí)，必須由班長(zhǎng)檢查頂板、煤幫、底板情況，在安全地點(diǎn)進(jìn)行敲幫問頂，找掉浮煤浮矸，在保證退路暢通的情況下方可作業(yè)。

（3）施工過程中，施工人員密切關(guān)注施工區(qū)域20m范圍內(nèi)的頂板、煤幫、底板情況，當(dāng)工作面頂板出現(xiàn)掉渣、煤炮聲等頂板不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，要立即停止作業(yè)，撤出人員，待頂板穩(wěn)定后，確保安全后方可進(jìn)入繼續(xù)作業(yè)。

（4）作業(yè)期間，作業(yè)人員必須隨身攜帶便攜式瓦檢儀，且便攜式瓦檢儀靈敏完好、有效可靠。嚴(yán)格檢查瓦斯，準(zhǔn)備足夠負(fù)壓管路，出現(xiàn)割斷鉆孔及時(shí)接抽，一旦瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5%或者CO 濃度達(dá)到24ppm 時(shí)，跟班干部和班長(zhǎng)必須立即停止作業(yè)，切斷電源，帶領(lǐng)人員撤離至全風(fēng)壓巷道，并向礦調(diào)度指揮部匯報(bào)，待處理完畢后方可作業(yè)。

（5）空巷上方作業(yè)時(shí)，必須放慢割煤速度，保護(hù)下方巖層穩(wěn)定性。

（6）過空巷前5m，必須確認(rèn)下層巷道架棚、錨索、單體柱支護(hù)到位。下層巷道施工的加固措施動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)均由開拓二隊(duì)維護(hù)，我隊(duì)負(fù)責(zé)警戒設(shè)置到位。

（7）過空巷期間要嚴(yán)格控制機(jī)組、錨桿機(jī)碾壓空巷上方次數(shù)，嚴(yán)禁機(jī)組、錨桿機(jī)不作業(yè)時(shí)停在空巷上方。

（8）交叉點(diǎn)保護(hù)措施嚴(yán)禁隨意私自拆除，拆除前必須經(jīng)過相關(guān)業(yè)務(wù)部室同意并提前通知我隊(duì)。

8 安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)估情況及采取的相應(yīng)安全技術(shù)措施

8.1 安全風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)管控

為了確保東五北翼千米鉆機(jī)繞道過空巷安全順利的掘進(jìn)，由總工程師牽頭，通風(fēng)管理部、安全管理部、生產(chǎn)技術(shù)管理部、地測(cè)管理部、抽放管理部、機(jī)電管理部、調(diào)度指揮部、綜掘準(zhǔn)備二隊(duì)、開拓二隊(duì)參加，組織了關(guān)于東五北翼千米鉆機(jī)繞道過空巷安全風(fēng)險(xiǎn)的專項(xiàng)辨識(shí)，共辨識(shí)出安全風(fēng)險(xiǎn)8項(xiàng)，其中重大安全風(fēng)險(xiǎn)0項(xiàng)，較大安全風(fēng)險(xiǎn)1項(xiàng)，一般安全風(fēng)險(xiǎn)7項(xiàng)，低風(fēng)險(xiǎn)0項(xiàng)，并針對(duì)各項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)制定了管控措施。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管控情況如表1所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管控表

8.2 事故隱患排查治理

嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機(jī)繞道掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

9 災(zāi)害預(yù)防及避災(zāi)路線

（1）災(zāi)害應(yīng)急措施：嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機(jī)繞道掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

（2）自救方式與搶救方法：嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機(jī)繞道掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

（3）避災(zāi)路線：發(fā)生瓦斯、煤塵、頂板、水災(zāi)、火災(zāi)、煤與瓦斯突出事故時(shí)的避災(zāi)路線：

①發(fā)生瓦斯、煤塵、火災(zāi)事故時(shí)的避災(zāi)路線：當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)發(fā)生瓦斯、煤塵、火災(zāi)事故時(shí)，遵循沿新鮮風(fēng)流撤退的原則。所有作業(yè)人員必須迅速戴好自救器：由施工地點(diǎn)→東井區(qū)北輔運(yùn)巷（17#橫川避難硐室）→東井區(qū)西輔助運(yùn)輸大巷（東井區(qū)西膠帶輸送機(jī)大巷）→東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷（東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷2000m 處永久避難硐室）→東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷(東井區(qū)西膠帶輸送機(jī)大巷)→主、副斜井→地面。

②發(fā)生煤與瓦斯突出事故時(shí)的避災(zāi)路線：當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)發(fā)生突出事故時(shí)，遵循沿新鮮風(fēng)流撤退的原則。所有作業(yè)人員必須迅速戴好自救器：由施工地點(diǎn)→東井區(qū)北輔運(yùn)巷（17#橫川避難硐室）→東井區(qū)西輔助運(yùn)輸大巷（東井區(qū)西膠帶輸送機(jī)大巷）→東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷（東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷2000m處永久避難硐室）→東五盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷(東井區(qū)西膠帶輸送機(jī)大巷)→主、副斜井→地面。

10 結(jié)語

東五北翼千米鉆機(jī)繞道過空巷安全技術(shù)措施切實(shí)可行，共辨識(shí)出安全風(fēng)險(xiǎn)8項(xiàng)，其中重大安全風(fēng)險(xiǎn)0項(xiàng)，較大安全風(fēng)險(xiǎn)1項(xiàng)，一般安全風(fēng)險(xiǎn)7項(xiàng)，低風(fēng)險(xiǎn)0項(xiàng)，并針對(duì)各項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)制定了管控措施，保證了煤礦的生產(chǎn)安全。