东五北翼千米钻机绕道过空巷安全技术措施

姬 辉

（晋能控股集团寺河矿，山西 晋城 048204）

1 工程内容

现我队施工东五北翼千米钻机绕道掘进过程中从东井区北回风大巷上方通过,为确保工程安全、规范、合理进行，特编制本安全技术措施。

2 现场概况

（1）下层巷道（东井区北回风大巷）交叉范围顶板前后5m进行锚索补强支护，排距1m，每排四根均匀布置，锚索采用5.3m锚索。

（2）下层巷道使用25#U 型钢拱形棚进行补强支护，棚距1000mm，共架棚15架。补强范围覆盖交叉巷道两侧5m。

（3）下层巷道施工的拱形棚配合打单体柱进行加强支护，每排1根，共15排15根。现场受风筒、电缆、瓦斯管路影响，在巷道合适位置补打，且所有单体柱用钢丝绳捆绑柱头及联锁保护。

过空巷前，以上现场概况均由开拓二队施工完毕，并由我队派专人现场验收确认。

3 施工技术要求

（1）按照设计要求，东五北翼千米钻机绕道3-3区段自东井区北胶带巷20#横川北掘开口以里掘进29m到达空巷上方南帮，继续向前掘进20m 至北掘开口以里49m机组完全通过空巷上方。东五北翼千米钻机绕道1-1 区段自南掘开口以里掘进150m 到达空巷上方北帮，继续向前掘进20m至南掘开口以里170m机组完全通过空巷上方。

（2）下层巷道岩柱留设验算（来自生产技术管理部技术设计）：根据莫尔—库伦强度理论（直线型包络线），材料破坏的原因是由于材料体内某一截面上的剪应力τ到达一定限度，但同时又和该面上的正应力σ有关。即在极限状态下，滑动面上的剪应力达到了随着法向压力和材料特性而定的最大值。根据库伦定律，材料的抗剪强度由内摩擦力和凝聚力组成其应力表达式为：

式中：τf——材料的抗剪强度；

σ——作用在剪切面上的正应力；

σc、σt——材料单向抗压和抗拉强度极限。

剪应力公式为：

式中：Qs——设备压力，动载系数取1.2；

Qg——岩石重力；

s——岩石截面积。

计算条件：

①按简支桥梁计算，跨度5.3m；

②机组自重62.5t，动载按1.2倍计算；

③岩石厚度6m；

④根据矿井生产地质报告，煤层底板泥岩抗压强度5.2MPa，抗剪强度2.64MPa，抗拉强度0.58MPa。

计算过程：

按公式（1）计算得岩石材料抗剪强度为τf=2.72MPa，计算结果比地质报告中泥岩抗剪强度2.64MPa大，抗剪强度按照2.64MPa计算。按公式（2）计算得机组过空巷时τ=（62.5×1.2+5.3×6×5×2.6×10）/6×5=140.3(kPa)=0.14(MPa)。计算结果远小于泥岩抗剪强度2.64MPa，但由于忽略中间主应力的影响，使得计算结果偏于安全，井下工程条件复杂，岩石的各种力学性能变化较大，受弱机构面、淋水弱化、锚杆锚索锚固对顶板的加强作用等一系列因素影响，岩柱的留设主要以工程经验为主，计算校核为辅助。在施工过程中要做好下层巷道顶板的观测工作，出现顶板下沉、浆皮掉渣脱落、两帮鼓出、底板鼓起等异常情况时，要及时停止下方作业，进行加强支护。所以过空巷前，下层巷道的加强支护施工完毕，确保安全后方可施工。

4 施工作业方法及工艺

（1）组织方式：采用“三·八”制作业方式。严格按照劳动组织进行分工，班组实行作业地点现场交接班。

（2）准备工作：过空巷前下层巷道交叉点设警戒位置安装电话一部到位。

（3）我队设警戒人员要随时观察巷道岩层情况，根据观察岩层情况我队分两种方案进行施工（根据现场施工时顶板情况向生产部汇报后由部室决定）。

①方案一：岩层情况完好时我队继续保持原有施工工艺，机组配合锚杆机循环作业。CMM2-15 型双臂锚杆钻车（锚杆机临时支护）：正常掘进时循环进度为6m，最大空顶距为6.5m，最小空顶距为0.5m。

②方案二：岩层情况破碎时使用机组配合机载临时支护作业，避免机组多次通过空巷造成下层巷道顶板损坏。掘进时循环进度为4m，最大空顶距为4.5m，最小空顶距为0.5m。

5 各工序施工质量标准

（1）东五北翼千米钻机绕道3-3 区段东井区北胶带巷20#横川北掘开口以里29～49m，东五北翼千米钻机绕道1-1 区段自南掘开口以里掘进150～170m 割煤期间（220机组履带在空巷正上方时），割煤前提前安排专人在空巷交叉点东西两侧各20m 均置警戒（上方作业，严禁通行）（具体如图1所示）。

图1 顶板正常时东井区北回风大巷设警戒示意图

（2）现场警戒看护人员割煤前需检查东井区北回风大巷空巷区域的顶帮情况，若顶帮正常，检查无异常，设置好警戒后通过专用电话通知本队工作面当班班长或跟班干部，方可组织进行割煤或调机作业。

割煤期间若发现异常（当出现煤炮声、断锚索、顶板下沉、浆皮掉渣脱落，两帮鼓出，底板鼓起等顶底板、两帮等不稳定现象）及时通过电话通知我队工作面停止作业，上层巷道人员撤出后值班室及时汇报调度指挥部等相关业务部室，根据现场情况另行制定安全技术措施。同时下层巷道设警戒人员需向值班室请示下层巷道警戒以里至工作面迎头人员是否撤离，若值班室得到调度指挥部警戒以里作业人员需撤离的指令时，通知交叉点处设警戒人员继续在此看设警戒不动，另外通知工作面由班长安排三人A、B、C 沿东井区北回风大巷3#联络巷经过空巷交岔点处至工作面迎头撤离所有作业人员（开拓二队人员，沿途的千米钻机一队，探放水一队作业人员），人员A 首先在东井区北回风大巷3#联络巷口设置一道警戒，并在此看设警戒，保证所有在此进入东井区北回风大巷人员严禁进入。另外人员B、C沿途至东井区北回风大巷迎头继续撤离人员，撤离过程中一人走在队伍前边，一人走在队伍后边，防止人员散落，且将东井区北回风大巷工作面区域非本安电器设备停电闭锁后全部撤至过东井区北回风大巷4#联络巷全风压处，人员B并在此设置警戒，人员撤出后人员C 及时汇报调度指挥部等相关业务部室。且制定的安全技术措施审批下发完成前，下层巷道警戒以外人员严禁进入工作面独头巷道以里区域作业，且下层巷道和东井区北回风大巷3#、4#联络巷设警戒人员做到现场班班交接（具体如图2所示）。

图2 顶板异常时东井区北回风大巷设警戒示意图

（3）机组割煤或调机作业结束后，将机组退至空巷上方位置以外并停电闭锁后，由班长或跟班干部通知警戒看护人员，现场警戒看护人员要对东井区北回风大巷的巷道顶帮再次进行检查，确认无异常后方可撤除警戒，恢复正常通行作业。

（4）过空巷期间，保证巷道成型，严禁卧底超挖，且需注意下层巷道施工的锚索，割坏锚索要做好统计并汇报生产技术管理部。

（5）待我队掘进至东五北翼千米钻机绕道3-3 区段东井区北胶带巷20#横川北掘开口以里49m以北，东五北翼千米钻机绕道1-1 区段自南掘开口以里170m以南时，下方空巷方可不设警戒，恢复正常通行。同时必须在上、下层巷道明确过空巷位置并挂牌（空巷位置、快速通过）提醒。

6 施工所需设备及参数

EBZ220 掘进机主要技术特征为：机重62.5t、供电电压为1140kV、龙门高度为400mm、截割范围为：宽6.86m、高5.1m，喷雾方式为：内外喷雾。

7 各工序施工操作要求

（1）所有工作人员必须持证上岗。

（2）进入施工地点时，必须由班长检查顶板、煤帮、底板情况，在安全地点进行敲帮问顶，找掉浮煤浮矸，在保证退路畅通的情况下方可作业。

（3）施工过程中，施工人员密切关注施工区域20m范围内的顶板、煤帮、底板情况，当工作面顶板出现掉渣、煤炮声等顶板不稳定现象时，要立即停止作业，撤出人员，待顶板稳定后，确保安全后方可进入继续作业。

（4）作业期间，作业人员必须随身携带便携式瓦检仪，且便携式瓦检仪灵敏完好、有效可靠。严格检查瓦斯，准备足够负压管路，出现割断钻孔及时接抽，一旦瓦斯浓度达到0.5%或者CO 浓度达到24ppm 时，跟班干部和班长必须立即停止作业，切断电源，带领人员撤离至全风压巷道，并向矿调度指挥部汇报，待处理完毕后方可作业。

（5）空巷上方作业时，必须放慢割煤速度，保护下方岩层稳定性。

（6）过空巷前5m，必须确认下层巷道架棚、锚索、单体柱支护到位。下层巷道施工的加固措施动态达标均由开拓二队维护，我队负责警戒设置到位。

（7）过空巷期间要严格控制机组、锚杆机碾压空巷上方次数，严禁机组、锚杆机不作业时停在空巷上方。

（8）交叉点保护措施严禁随意私自拆除，拆除前必须经过相关业务部室同意并提前通知我队。

8 安全风险辨识评估情况及采取的相应安全技术措施

8.1 安全风险的分级管控

为了确保东五北翼千米钻机绕道过空巷安全顺利的掘进，由总工程师牵头，通风管理部、安全管理部、生产技术管理部、地测管理部、抽放管理部、机电管理部、调度指挥部、综掘准备二队、开拓二队参加，组织了关于东五北翼千米钻机绕道过空巷安全风险的专项辨识，共辨识出安全风险8项，其中重大安全风险0项，较大安全风险1项，一般安全风险7项，低风险0项，并针对各项安全风险制定了管控措施。风险评估管控情况如表1所示。

表1 风险评估管控表

8.2 事故隐患排查治理

严格按照《煤矿安全规程》、《东五北翼千米钻机绕道掘进工作面作业规程》执行。

9 灾害预防及避灾路线

（1）灾害应急措施：严格按照《煤矿安全规程》、《东五北翼千米钻机绕道掘进工作面作业规程》执行。

（2）自救方式与抢救方法：严格按照《煤矿安全规程》、《东五北翼千米钻机绕道掘进工作面作业规程》执行。

（3）避灾路线：发生瓦斯、煤尘、顶板、水灾、火灾、煤与瓦斯突出事故时的避灾路线：

①发生瓦斯、煤尘、火灾事故时的避灾路线：当作业地点发生瓦斯、煤尘、火灾事故时，遵循沿新鲜风流撤退的原则。所有作业人员必须迅速戴好自救器：由施工地点→东井区北辅运巷（17#横川避难硐室）→东井区西辅助运输大巷（东井区西胶带输送机大巷）→东五盘区辅助运输巷（东五盘区辅助运输巷2000m 处永久避难硐室）→东五盘区辅助运输巷(东井区西胶带输送机大巷)→主、副斜井→地面。

②发生煤与瓦斯突出事故时的避灾路线：当作业地点发生突出事故时，遵循沿新鲜风流撤退的原则。所有作业人员必须迅速戴好自救器：由施工地点→东井区北辅运巷（17#横川避难硐室）→东井区西辅助运输大巷（东井区西胶带输送机大巷）→东五盘区辅助运输巷（东五盘区辅助运输巷2000m处永久避难硐室）→东五盘区辅助运输巷(东井区西胶带输送机大巷)→主、副斜井→地面。

10 结语

东五北翼千米钻机绕道过空巷安全技术措施切实可行，共辨识出安全风险8项，其中重大安全风险0项，较大安全风险1项，一般安全风险7项，低风险0项，并针对各项安全风险制定了管控措施，保证了煤矿的生产安全。