软岩巷道采掘安全管理技术研究

靳冬冬

(霍州煤电集团吕临能化有限公司煤电综合项目部， 山西 吕梁 033200)

1 前言

某井田内可采煤层为8、9、10、11、12、13号煤层，8号煤层直接顶为泥岩。顶板节理、裂隙不发育，经钻孔取样力学试验，泥岩抗压强度0.9～1.7 MPa，平均为1.3 MPa，岩石坚硬程度属软弱，属于软岩。底板为泥岩，泥岩抗压强度1.3～4.3 MPa，平均为2.7 MPa，岩石坚硬程度属软弱，属中等冒落。井田8号煤层有2处采空区积水，1处巷道积水，采空区积水面积为47 357 m2，采空区积水量为40 747 m3，巷道积水长度约60 m，巷道断面面积为4.05 m2，巷道积水量约194 m3；13号煤层共有1处采空区积水，2处巷道积水，采空积水面积约为21 300 m2，采空区积水量为76 780 m3，巷道积水长度约3 100 m，巷道断面面积为4.05 m2，巷道积水量约10 044 m3。

该井田采用斜井- 平硐混合开拓方式，分别布置主斜井、副平硐及回风立井3个井筒，以一个水平开采8号煤层，在8号煤层布置一个长壁式综合机械化一次采全高回采工作面，以一井一面保证矿井0.90 Mt/a的生产能力。该井田为不规则的多边形井田，井田内8号煤层经多年开采，且受风氧化带、不可采区域及村庄的多重影响，目前8号煤层只剩下一个长壁式综采工作面，其余可采资源形成不规则块段边角煤资源，不能布置长壁式的综采工作面，从而造成大量资源的浪费。因此，在充分考虑技术和投资成本的前提下，解决本类资源的开采问题势在必行。为保障8号煤层的顺利开采，本文通过以下几方面安全开采措施，保障煤层安全开采。

2 巷道掘进安全管理措施

采用连续采煤机进行巷道掘进与回采，掘进巷道均为矩形断面。在检查与验收中按照《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB 50213—2010)中矩形断面标准进行检查和验收。现通过以下几方面措施保障巷道掘进安全[1]。

2.1 掘进工程安全管理措施

1) 巷道宽度

以设计巷道宽度为标准，对巷道的宽度进行检查。所有巷道允许误差范围：合格为-50～+200 mm，优良为0～+100 mm。

如巷宽出现超出上述范围的情况，以局部巷道超宽的长度为准，按米处罚；巷宽不够的，以欠宽巷道的长度为准，按米处罚并要求及时进行处理，否则加倍处罚。实际掘进巷宽过大(超出标准300 mm以上)必须及时进行加密锚杆、钢带、锚索等加强支护。

2) 巷道高度

以设计巷道高度为标准，对掘进巷道的高度进行检查。所有巷道高度允许误差范围：合格为-50～+200 mm、优良为0～+100 mm。

如巷高出现超出上述范围的情况,以局部巷道超高的长度为准,按米处罚。沿底掘进巷道，巷高不够的必须扫顶处理,否则加倍处罚。

在遇地质条件较差，顶板冒落严重较难控制情况下可酌情考虑。

3) 联巷口、支巷口抹角及联巷跨度

所有联巷与支巷夹角严格按规程设计执行，能开成90°联巷的尽量开成90°。各个支巷联巷开口、硐室口等地点的抹角及跨度规格尺寸见表1。

表1 连采机掘进巷道抹角及跨度规格尺寸

备注：1.巷道宽度大于5 m执行上述规定；巷道宽度小于5 m，在规定的基础上增加0.5 m。2.联巷其余三处直角均要抹1 m×1 m的小角。(消除应力集中，减小对车辆轮胎及拖曳电缆的损坏，但抹角处必须支护)。联巷必须进行反扫帮，但在反扫帮之后跨度不得超过规定范围。

4) 巷道顶、底、帮台阶

巷道及巷道交叉点不允许留设顶台阶，掘进巷道底台阶高差不超过100 mm。掘进巷道帮台阶宽度不超过50 mm；支巷帮台阶宽度不超过100 mm。

2.2 巷道支护安全管理措施

每班施工的锚杆、锚索必须由施工班、组长按质量要求做到根根检查，不符合工程质量标准的现场整改或重新补打。

锚杆拉拔力试验取样数量应按下列规定：巷道每掘进20～30 m或锚杆在300根以下，取样不少于1组(不少于3根)；300根以上，每增加1～300根，相应多取样1组。

1) 锚杆安装质量

锚杆安装必须牢固，托板密贴壁面，不松动。

2) 锚杆间排距

锚杆安装必须成行、成排，间排距允许误差为-100～+100 mm。

3) 锚杆扭矩与抗拔力

顶锚杆的拧紧扭矩不小于120 N·m；帮锚杆扭矩不低于100 N·m，锚杆的抗拔力最低值不得小于设计值的90%。

4) 锚杆角度、锚杆孔深及锚杆外露长度

顶锚杆安设角度不小于75°，其余锚杆角度不超过其设计±3°；锚杆孔的深度允许偏差应为0～50 mm；锚杆外露长度不大于50 mm。

5) 锚索预紧力

锚索锁定后的预紧力不应小于设计值的90%。

6) 锚索角度、锚索安装深度及锚杆外露长度

锚索角度不超过其设计±3°；锚索安装的有效深度不应小于设计值的95%；锚索外露长度不大于300 mm。

7) 钢带、网片安装

钢带必须紧贴顶板，锚杆必须架设于钢带的有效固定部位。金属网片搭接不小于100 mm，网片绑扎牢靠。

3 工作面回采安全管理措施

连采机开采必须编制作业规程，采队员工必须熟知煤矿“三大”规程及施工安全要求，通过以下几方面安全措施，保障工作面回采安全。

3.1 工作面布置及回采工艺

(1)工作面布置方式应根据开采区域具体情况选择，并应符合下列要求[2]：

①能较快形成投产工作面并达到设计生产能力；

②有利于工作面生产接续；

③有利于运输、供电、通风等条件要求；

④有利于防治水、火、瓦斯、煤尘等灾害，符合《煤矿安全规程》规定要求；

⑤经济技术条件合理。

(2)采煤工作面参数应根据地质构造、煤层赋存与开采技术条件、采煤工艺、技术装备等因素，应综合分析合理确定，并符合下列规定：

①根据采掘设备适用条件，并考虑煤层自然发火因素，工作面支巷长度宜小于120 m，支巷宽度应不小于5.0 m。支巷与主、辅运输巷的角度应大于45°；

②连续采煤机宜采用斜切进刀方式，采硐截割宽度应为滚筒宽度，深度应不大于11 m，如采硐深度超过6 m时，设计应使用遥控器操作连续采煤机，采硐与支巷的角度应不小于30°；

③工作面宜布置为双翼开采方式，顶板条件较差时可采用单翼开采；

④采用履带行走式液压支架支护时，开采后应及时移架，支架滞后采硐开口的距离应不大于0.5 m；

⑤采用全部垮落法管理顶板时，应设计履带行走式液压支架支护顶板，并制定安全专项技术措施；

⑥应根据开采工艺、设备配套以及顶板管理等因素综合确定煤柱留设的位置和尺寸，并在作业规程中明确规定。

3.2 煤柱留设安全措施

(1)平巷间煤柱20 m，根据实际条件合理确定，确保在生产过程中安全正常使用。

(2)根据支巷宽度确定支巷间回采煤柱尺寸。

(3)连续采煤机短壁开采区和其他区域的隔离煤柱一般留设20 m(大巷保护煤柱按照《煤矿安全规程》规定留设)，根据实际情况合理确定参数。

3.3 “一通三防”安全措施

(1)连续采煤机开采工作面应建立完整可靠的通风系统，系统简单，风流稳定，且易于管理，方便人员撤出和风流调节控制，风量、风速要求应符合《煤矿安全规程》有关规定。

(2)连续采煤机工作面采用局部通风机结合全风压通风。工作面主、辅巷道采用全风压通风，支巷采用局部通风机通风。

(3)连续采煤机开采工作面支巷、联络巷、平巷密闭应合理可靠。

(4)连续采煤机工作面有害气体的监测探头安设位置，严格执行相关规定。

(5)连续采煤机工作面及各运输转载点，应防止浮煤堆积，对工作面回风巷的气体成分、气温以及水温等情况进行有效监测和预报。

(6)连续采煤机工作面进回风巷及运煤转载点应安装风流净化水幕，水幕应覆盖全断面，达到雾化效果。

(7)工作面各运煤转载点、溜煤眼上口及破碎机处应安装喷雾或密闭罩等防尘装置。运煤车辆应尽量做到平衡行驶，防止在运煤过程中洒煤造成扬尘。

4 结论

通过对巷道掘进、支护安全管理措施，保障了矿井巷道掘进；通过工作面回采的安全措施保障了工作面安全开采，从而为矿井的安全开采提供了技术支撑。