复杂条件下矸石仓快速施工技术在杨河煤业的应用

摘要：提高煤质是对煤炭企业有着重要的意义。杨河煤业42采区回采工作面遇到大面积矸石，直接导致煤炭质量下降。为提高煤炭质量，且保证42采区煤炭运输的连续运输不受影响，公司提出了在42采区皮带运输巷施工壁龛与矸石仓来进行煤矸分流的方案。通过使用反井钻机进行快速施工，取得了预想的效果。

关键词：滑动构造 矸石仓 快速施工 反井钻机 壁龛

杨河煤业42采区主要以浮山寨断层组为主要构造：在断层两边以单斜为主，南部发育滑动构造，主滑面标高94-177m，滑动构造缺失地层厚度160-320m。主采煤层二1煤层在首采工作面部分滑失，致使回采工作面遇大面积矸石。所以42采区煤矸分运成为提高公司煤质和优化煤炭产品结构、提高煤炭企业经济效益的必要途径。为此，我们综合分析了42采区的地质情况及回采工艺，提出了在42采区皮带运输巷施工矸石仓的方案，将工作面矸石集中运输，通过分流系统排入矸石仓。矸石仓位于井底车场附近，施工中可能影响车场运输，且深度大，需穿透多个岩石层位，所以矸石仓的快速施工成为亟待解决的新问题。

1 施工条件

杨河煤业42皮带运输巷矸石仓位于井底车场附近，周边巷道复杂，施工中需将对其周边巷道的影响降至最小；且42皮带运输巷是42采区主要运煤线路，在矸石仓的施工中不能中断煤炭的运输，所以我们最终确定在42皮带运输巷皮带侧施工壁龛，矸石仓于42皮带运输巷壁龛向里2.5m向下，于42轨道下车场贯通，矸石仓总工程量41m。

2 方案实施

2.1 施工准备 根据矸石仓勘探成果及周边巷道已揭露的地质资料，选择LM-120型反井钻机施工。先施工Φ216mm的导孔后扩孔成Φ1.4m的导井，然后人工扩挖成Φ4.0m的圆形断面。

考虑到施工须对42采区回采煤炭的运输不受影响，先于42皮带运输巷皮带侧施工壁龛，壁龛断面形状为直墙半圆拱，巷道规格：净宽×净高=4.2×3.6m，净面积：12.6m2，掘进面积：14.6m2，巷道支护：锚网喷支护，锚杆间距为800×800mm。同时根据反井钻机基础尺寸对矸石仓下部42采区轨道联巷进行替棚，作为矸石仓反井钻机设施的施工场地，并及时对围岩进行锚固以便于施工钻机基础和循环池的稳定。矸石仓下口替棚采用“3.8×3.8m矿工钢对棚”支护，钢筋网背帮顶，要求巷道下净宽5.0m，净高3.6m，棚距500mm，每棚撑木4根，分别打设在距梁齿200mm、400mm处，并打紧打牢成一直线。两帮距底板1.5m处及顶部梁齿以里及以下0.3m处各采用工字钢进行连锁加固，工程量8m。

2.2 导孔钻进与扩孔 导孔钻孔前先进行地质钻探。钻探的目的是检验和补充设计周边已揭露巷道的地质勘探资料，以便根据钻探结果合理设计矸石仓的支护形式，并选择适宜的开挖方式。反井钻机虽然不是取芯钻进，但根据对钻进过程观测以及返出岩屑的情况，通过以往施工经验进行判断，可以对地层有初步了解和定性分析，为Φ1.4m扩孔钻进、孔壁维护以及后期扩挖到设计直径的工作提供参考。根据超前地质勘探成果资料显示：结构裂隙发育，岩层破碎较多，岩性较差，围岩稳定性差。因此在矸石仓导井钻孔施工前对该段井壁围岩进行超前固结灌浆预加固处理以防止反井钻进过程中出现塌孔。

扩孔施工前，作业人员将矸石仓上口杂物清理干净，确保退路畅通；在矸石仓下口使用直径不小于160mm圆木搭设牢固木棚并安装临时溜煤嘴。扩孔准备工作完成后，在矸石仓的下部42采区轨道联巷中拆掉导孔钻头，联接上扩孔钻头，由下向上扩孔，将断面扩为Φ1.4m的导井。扩孔时注意观察下落的岩屑的情况，了解岩石层位的变化以便做出合理的应对措施。

扩孔完成后，进行人工扩挖工作。扩挖时按设计要求将上口斜孔扩至垂直孔，高度2m。由上至下打辅助眼与周边眼，眼深分别为1.3m、1.2m。使用安全等级不低于三级的矿用含水炸药，进行正向装药，串联起爆，水炮泥、黄土封孔，封孔长度不小于0.5m。矸石仓采用“圆形U型钢+锚网”临时支护，圆形U型钢每棚由4节U型钢相互搭接，搭接长度400mm，棚与棚间采用四道U型钢或道轨（工字钢）联锁；每棚卡缆12个，拉杆四根，棚距0.5m；锚杆长度1.8m，锚杆间排距为800×800mm；钢筋网搭接100mm，联网间距为150mm。

2.3 浇灌与后期布置 根据我公司矸石仓使用经验，“U型钢+混凝土浇灌”支护强度不够，经常出现矸石仓受力面混凝土脱落、U型钢变形，所以本次施工时，在矸石仓受力面排列铺设废弃道轨以增加矸石仓的抗冲击能力。浇灌厚度为500mm，要求浇灌后净断面为Φ3.0m。（附图1）■

在矸石仓上口采用12#工字钢敷设蓖子，网孔尺寸300×300mm。（附图2）矸石仓下口向东2m南帮需施工一个信号硐室，硐室采用“2.6×2.4m锚网喷”支护。锚杆长度为1.8m，锚杆间排距为800×800mm；钢筋网搭接100mm，联网间距为150mm，喷浆厚度为50mm。

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3 存在问题

矸石仓施工完成并投入使用后，出矸量有了大幅度的增加，排矸矿车紧张，为副井的矸石提升带来了相应的问题。为此，公司必须加强井下矿车管理，通过优化运输系统、提高运输效率来解决矿车供应紧张问题，确保出矸系统的正常循环。

4 结论

①在采区中遇到滑动构造而形成回采工作面大面积遇矸石的情况下，设置煤矸分流装置转运至矸石仓可以大幅地提高煤炭质量。②通过先施工壁龛再施工矸石仓可以在不影响采区皮带运输巷煤炭运输的条件下，同时壁龛为煤矸分流系统的布置提供了空间。③矸石分流增大了井底煤仓的有效容积，提高了提升煤炭的效率。同时，也降低了矸石对提升箕斗的冲击磨损，减少了提升设备的维护费用。④本次施工为反井钻机在复杂巷道条件下施工矸石仓提供了借鉴。⑤煤矸分流系统的应用，减少了平地煤炭筛选工作量，进一步优化了煤质，降低了煤炭中的灰分，提高了发热量，保证了煤炭质量。

参考文献：

[1]任福志，彭广庆，等.裴沟煤矿井底矸仓的设计及应用[J].中州煤炭，2010（8）.

[2]刘意中.栗子坪水电站引水隧洞斜井反井导井施工技术分析[J].中国科技博览，2011（15）.

[3]唐敬晓.矸石仓施工技术及安全技术措施[J].中州煤炭，2012（06）.

作者简介：王俊超（1988-），男，河南浚县人，助理工程师，2009年毕业于西安科技大学，现从事煤矿设计技术管理工作。