大斷面巖巷快速掘進(jìn)施工工藝在礦井基建中的應(yīng)用

賈志超

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 036700）

現(xiàn)代化礦井向著生產(chǎn)集約化、技術(shù)裝備現(xiàn)代化、施工專業(yè)化、管理科學(xué)化，方向發(fā)展。礦井采掘緊張成為煤礦高產(chǎn)高效制約因素，尤其在巖巷開拓過程中問題比較突出。目前，國內(nèi)巖巷開拓大部分礦井仍舊以鉆爆法為主的巖巷機(jī)械化作業(yè)線為主，主要采用人工鉆孔+遠(yuǎn)距離放炮+破巖+裝載機(jī)出矸的作業(yè)線。掘進(jìn)速度一般為70 m/月。遇到礦井地質(zhì)條件復(fù)雜、施工距離長，采掘銜接相對緊張等問題，為有效緩解采掘平衡、良態(tài)發(fā)展，提高大斷面巖巷單進(jìn)成為現(xiàn)場探究的技術(shù)管理問題。

1 工程概況

某礦南翼水平大巷Ⅱ段設(shè)計(jì)長度為1 147 m，巷道坡度3‰上坡，設(shè)計(jì)巷道支護(hù)形式為錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)，毛斷面：寬×高=4 400 mm×3 520 mm；錨桿選用Φ20 mm、L=2 200 mm 的金屬螺紋鋼錨桿，錨桿間排距900 mm×900 mm，菱形金屬網(wǎng)選用為100 mm×100 mm 的鋼筋，噴漿厚度150 mm。巷道施工頂?shù)装鍑鷰r如圖1 所示。

圖1 鉆孔柱狀圖

2 大斷面巖巷掘進(jìn)存在問題

大斷面巖巷掘進(jìn)存在問題主要包括地質(zhì)條件問題、設(shè)備故障率高、爆破問題和缺乏組織管理問題等，具體如表1 所示。

表1 影響掘進(jìn)效率因素表

3 施工方案

3.1 優(yōu)化施工工藝

優(yōu)化大斷面巖巷施工工藝，三八制作業(yè)方式改為滾班制，要求每班完成“掘- 錨”作業(yè)，一次成巷，利用早班皮帶檢修時(shí)間集中噴漿，定期復(fù)噴，做標(biāo)準(zhǔn)化工作。因而，施工工藝變更為交接班安全檢查→校對中腰線→灑水防塵畫輪廓線→打眼→裝藥→爆破→敲幫問頂→臨時(shí)支護(hù)→出矸→錨網(wǎng)索永久支護(hù)→噴漿→灑水防塵及養(yǎng)護(hù)→下一道工序。

3.2 優(yōu)化光面爆破質(zhì)量

施工中采用中深孔光面爆破技術(shù)、直眼掏槽,嚴(yán)格按中、腰線標(biāo)注巷道輪廓線。

周邊眼應(yīng)布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，一般向外或向上偏斜3°～5°，炮眼間距為350～600 mm，密集系數(shù)為0.5～1.0。二類圍巖周邊眼眼痕率達(dá)到80%以上，三類圍巖達(dá)到50%以上。借用激光指向儀定位，炮眼位置巷道不得欠挖，超挖量不應(yīng)大于設(shè)計(jì)輪廓線的150 mm。打眼鉆桿由原來的2.5 m，改為3 m，確保每茬炮眼單進(jìn)為2.5 m，從而提高了循環(huán)進(jìn)尺。

3.3 優(yōu)化勞動(dòng)組織

1）每個(gè)班實(shí)行6 名打眼工+3 臺(tái)風(fēng)鉆配合同步施工、并要求工程技術(shù)人員提前做好圍巖預(yù)測預(yù)報(bào)工作，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，力爭達(dá)到光面爆破。

2）在確保安全前提下，開展多工序平行作業(yè)。迎頭打眼與后方裝載機(jī)出矸平行作業(yè)，裝藥與回撤機(jī)具平行作業(yè)，在放炮與準(zhǔn)備支護(hù)材料平行作業(yè)，“錨桿支護(hù)+掛網(wǎng)片”平行作業(yè)等。利用標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間，一般可以利用礦井每日檢修時(shí)間修整巷道、噴漿、打水溝等標(biāo)準(zhǔn)化做尾工平行作業(yè)。

3）實(shí)行滾班制。可有效縮短交接班時(shí)間。在每茬炮后，利用炮眼吹散時(shí)間，給值班室匯報(bào)工作進(jìn)度，并可通知另一個(gè)班支護(hù)班準(zhǔn)備下井施工。在上個(gè)班支護(hù)完成時(shí)，另外一個(gè)班打眼工即將到位，從而縮短了交接班時(shí)間，提高人員效率。

4）加強(qiáng)電工現(xiàn)場檢修，充分利用充分利用全礦井檢修班時(shí)間，每班安排電工現(xiàn)場跟班檢修，確保機(jī)電設(shè)備24 h 正常運(yùn)轉(zhuǎn)。杜絕了因機(jī)電事故處理時(shí)間長而影響工作面出矸，進(jìn)而影響循環(huán)進(jìn)尺。

3.4 優(yōu)化系統(tǒng)，嚴(yán)把質(zhì)量

3.4.1 壓風(fēng)供水系統(tǒng)改進(jìn)

改進(jìn)壓風(fēng)系統(tǒng),管路由原來的2 寸改為4 寸和供水管路6 寸，并緊隨工作面，確保了3 臺(tái)風(fēng)鉆和噴漿機(jī)同時(shí)作業(yè)。確保實(shí)現(xiàn)“三個(gè)延伸，兩個(gè)保障”。

3.4.2 工程技術(shù)人員緊盯現(xiàn)場

首先地質(zhì)科做好預(yù)測預(yù)報(bào)以及井下特殊構(gòu)造識(shí)別預(yù)判，技術(shù)科優(yōu)化支護(hù)工藝，調(diào)度室充分調(diào)動(dòng)全礦井人員服務(wù)井下生產(chǎn)。其次充分發(fā)揮職能部門作用，加強(qiáng)現(xiàn)場安全監(jiān)督，安監(jiān)站、通風(fēng)區(qū)、掘進(jìn)辦充分把控現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督，防止因過渡追求進(jìn)尺，忽略質(zhì)量。

4 試行效果

4.1 縮短工期

2 煤南翼皮帶大巷5 月份進(jìn)尺計(jì)劃90 m，實(shí)際月進(jìn)尺143.7 m，超計(jì)劃進(jìn)尺59.7%，工期較比設(shè)計(jì)工期提前23 d，有效緩解采掘緊張的情形。

4.2 循環(huán)進(jìn)尺提高

2 煤南翼皮帶大巷5 月份計(jì)劃日進(jìn)尺3 m，實(shí)際兩天5 茬炮，日均單進(jìn)6.25 m，單進(jìn)提高了108%。

5 礦壓監(jiān)測

在巷道快速掘進(jìn)過程中，冒頂事故往往是造成頂板圍巖失穩(wěn)的主要表事故隱患。因而需要重點(diǎn)關(guān)注巷道圍巖“兩量”（即巷道在掘進(jìn)過程中，錨網(wǎng)索噴支護(hù)結(jié)束后，定期觀測頂板下沉量以及水平移近量的變化情況）。

針對2 煤南翼皮帶大巷，在大斷面快速掘進(jìn)過程中，在巷道頂板以及兩幫安裝應(yīng)力傳感器，用于實(shí)時(shí)觀測巷道形成后的圍巖變形情況，判斷頂板破壞范圍，對巷道穩(wěn)定性進(jìn)行識(shí)別，對巷道現(xiàn)有支護(hù)進(jìn)行評價(jià)。

通過對巷道每隔30 m 設(shè)置一組觀測裝置（含頂板以及兩幫數(shù)據(jù)采集裝置），進(jìn)行一個(gè)月數(shù)據(jù)記載形成如圖2 所示圍巖變形量隨時(shí)間變化的曲線。

圖2 巷道圍巖隨時(shí)間變形量

通過為期一個(gè)月的數(shù)據(jù)采集，可以得出，巷道形成后，原巖應(yīng)力發(fā)生變化，頂板下沉量以及兩幫移近發(fā)生數(shù)據(jù)變化。頂板下沉量表現(xiàn)尤其明顯。巷道掘進(jìn)后，變形比較平緩，24 d 左右，巷道變形量趨于穩(wěn)定，頂板最終下沉量為32.3 mm，兩幫移近量為15.8 mm。頂板離層值較小，淺部離層值最大為13 mm，離層量深基點(diǎn)趨于穩(wěn)定值，經(jīng)過一個(gè)月之后，未發(fā)生離層現(xiàn)象，兩幫未發(fā)生片幫情況。在通過日常隨機(jī)對錨桿以及錨索做現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)，錨索拉拔力合格，錨桿錨固力達(dá)標(biāo)，錨桿錨固力200 kN 以上。對于部分錨桿錨固力不合格現(xiàn)象，對錨桿進(jìn)行二次加固，若錨桿支護(hù)失效，則要求施工隊(duì)在失效錨桿周圍進(jìn)行了補(bǔ)打，從而進(jìn)一步保證支護(hù)質(zhì)量合格。

6 結(jié)論

通過一個(gè)月的南翼水平大斷面快速巖巷施工，取得了一些好的效果。

1）實(shí)行中深孔光面爆破是一項(xiàng)實(shí)施大斷面快速掘進(jìn)的有效技術(shù)措施。

2）在確保安全的前提下，實(shí)行多工序平行交叉作業(yè)可提高工序銜接效率。

3）采用風(fēng)鉆打眼，裝載機(jī)與皮帶運(yùn)輸出矸，實(shí)現(xiàn)炮掘工作面機(jī)械化程度達(dá)到85%，減輕人工工作強(qiáng)度，提高礦井人工工效。