煤矿下山掘进巷道穿煤施工技术探讨

武晓亮

（汾西矿业南关煤业，山西 灵石 031304 ）

山西汾西矿业南关煤业是一座有着近70年的老煤矿，地处灵石县南关镇。南关煤业三水平副井东回风下山设计全长1200m，前68m为平巷段，之后为9°上山。东回风下山下段开口处位于泵房与井底车场交叉点向南43m位置，设计方位为197°30'00''，先施工68m平巷段，然后以9°上山将巷道布置在灰岩中。东回风下山下段设计总长度为1200 m，断面净宽×净高=5400×3700mm，设计断面为直墙半圆拱形。

1 工珵概况

东回风下山下段主要沿灰岩底板施工，68m平巷段开口处岩层为L2灰岩。L2灰岩垂厚约为12.5m，顶板距己17煤层约22m，下距寒武系白云质灰岩约60m，中间夹L3～L7灰岩层及泥岩、砂质泥岩层、煤线。68m平巷段将依次穿过L2灰岩、细粒砂岩、砂质泥岩及L3灰岩，其后以9°上山施工。水文地质情况及坡度参考轨道下山的实际地质情况施工，并根据现场岩石层位变化适当调整巷道坡度。L2灰岩为强含水层，为预防突水现象发生，施工过程中严格按照“预防为主、防治结合、有疑必探、先探后掘”的防治水方针。巷道在施工过程中不会遇到大的构造，但围岩相对较软，容易垮落。掘进区域内地质构造相对简单，掘进中可能遇到其他地质构造。

2 岩巷快速爆破掘进初步方案

根据南关煤业现场工程条件、技术条件、施工机具、人员配置和施工安全性等实际情况考虑，采用现有的YT-28型风钻配合CMJ-17型液压钻车打眼，以适应可能出现的岩石性质变化。实施中深孔光面爆破全断面一次起爆，以减少循环时间，提高掘进效率，减少超挖，保证围岩稳定性，达到减少支护费用的目的。同时该爆破工艺技术可以明显减少喷浆支护量、因超欠挖的出矸量，节省工时。

3 掘进巷道施工工艺研究

3.1 施工工序

施工工序为：交接班→安全检查→开工准备→拉中线、腰线→确定眼位→打上部眼及上部锚杆→耙碴→打下部眼及下部锚杆→装药爆破→通风喷雾→“敲帮问顶”→耙碴至适宜打锚杆高度→锚网支护及装运岩→（重复以上工序）→喷射成巷混凝土→打注锚索。

3.2 打眼与排矸

（1）打眼。采用YT-28型风钻配合CMJ-17型液压钻车打眼，以适应可能出现的岩性变化，如图1所示。（2）矸石提升运输。利用一台YBK2-315M-6型调度绞车作为主提升运输绞车，提升容器采用2 t U型矿车，每次提升两辆矿车。工作面采用P-60B型耙斗装岩机装矸，耙斗装岩机4个轮分别用6×19-Φ15.5的钢丝绳锁牢在轨道上，如图2所示。运输道轨轨距为900 mm，“倒拉牛”方式进行提升。主提升钢丝绳选用6×19-Φ21.5-115I型钢丝绳，保险绳用6×19-Φ18.5的钢丝绳。

图1 CMJ-17型液压钻车

图2 P-60B型耙斗装岩机

3.3 巷道支护

（1）临时支护。在掘进过程当中如发现顶板围岩较破碎就必须采用打超前锚杆进行临时支护，确保顶板围岩的稳定性。超前临时支护锚杆采用Φ40×1800 mm的管缝式锚杆。网为6号钢笆网，规格为800×2400 mm。锚杆间距不大于200 mm，每排锚杆数量为10～15根，具体数量根据施工现场实际情况而定。

（2）永久支护。东回风下山断面的永久支护方式如图3所示，采用锚网、锚索、喷浆联合支护，锚杆为左旋高强让压树脂锚，规格Φ20×2400 mm杆，外露50 mm，间排距700×700 mm，6号钢笆网全断面挂网，搭接长度100mm，间距200 mm；锚索采用鸟巢式锚索，规格为Φ17.8 ×6500 mm，间排距1400×1400 mm，外露长度小于150 mm，与锚杆间隔布置；喷浆厚度为150 mm，喷射混凝土强度等级为C20。

图3 永久支护示意图

3.4 锚杆、锚索安装工艺

（1）锚杆安装。当碴面较高不宜进行锚网支护时，先耙碴到适当高度，然后再进行锚网支护。打锚杆孔时，钎子与岩面夹角不能小于75°，锚杆盘紧贴网面，金属网搭接100mm。打锚杆孔及安装锚杆时要做好自保、互保，并设专人进行观察。快速安装锚杆，严格控制药卷的搅拌时间在20～30s之间，药卷的搅拌过程应保持连续状态。

（2）锚索安装。锚索施工使用风动锚索钻机，采用长lm、直径为15mm的中空六角钢接长钻杆和Φ30mm麻花钻头湿式打眼。钻杆接长使用专用管箍套接；药卷采用Z2335型树脂药卷，每孔5卷；插入药卷前应先检查钻孔质量，并对钻孔进行清理，然后两人配合，用锚索顶住锚固剂缓缓送入孔底，送药期间锚索不能反复抽拉；锚索送入孔底后一人扶住锚索，其他人用搅拌驱动器一端卡牢锚索，另一端插入锚索钻机上，然后送风开动钻机进行搅拌，搅拌时间控制在60s以内，停止搅拌后应继续保持风钻推动力3～5min，以确保锚固时间及锚固强度；锚索端部锚同后，两人一起将张拉千斤顶套在锚索上，开泵进行张拉；卸下千斤顶，并用油压切割机将锚索外露部分截掉，保证外露长度不超过150mm。

3.5 喷射混凝土

根据操作规程进行喷射作业，注意规范和安全措施。喷浆时要按开风、送电、开水、送料的顺序进行，结束作业，先停加料，再停电动机，最后停水、停风，并将喷浆机料斗加盖保护好。喷浆时喷头一般距喷射点0.8～1.2 m为宜，喷射点的角度在喷射两帮时，由下面上喷射。喷浆时可将喷头下俯5°～10°，其他方向要求喷头的喷射方向始终垂直于受喷面。

4 施工材料

（1）炸药。考虑到南关煤业属于高瓦斯矿井，按国家相关规定选用三级煤矿许用乳化炸药进行爆破施工。（2）雷管。选用煤矿许用毫秒电雷管，段别为l～5段，段间隔25 ms，最后一段电雷管延期时间不得超过130 ms。（3）炮泥。炮泥封口长度对爆破安全和爆破效果有着重要的影响，需引起足够重视，本项目采用先水泡泥后黄泥的封孔顺序，其中水泡泥封孔长度0.2 m，剩余部分用黄泥封孔。

5 效益分析

通过实施中深孔光面爆破全断面一次起爆技术，爆破后周边眼可以清晰地看到半眼痕迹，眼痕弧长约为钻孔全周长的2/3。超欠挖现象有了一定的缓解，围岩相对比较光滑。爆破震动对围岩的损伤明显减小，两帮及顶板处“浮石”和“危石”区域明显减少，大大减轻了爆破后“敲帮问顶”的强度和工作量。爆破作业时间和效率大大加快，掘进效率大大提高。

6 结语

本论文对山西汾西矿业南关煤业三水平副井东回风下山巷道快速掘进施工技术进行了研究。通过对爆破方案、施工工序、打眼与摊矸、巷道支护等工艺流程的优化，达到了下山巷道快速掘进的目的，同时为企业创造了很好的经济效益，可以考虑在集团公司内进行推广。