大傾角下山掘進安全施工工藝研究及應用

摘 要：本文重點介紹了魯新煤礦礦井地貌及設計，分析了礦井復雜的地質條件。重點研究了復雜地質條件下較大傾角下山掘進安全施工工藝研究及應用，取得了良好的經濟效益，該施工工藝在全礦得到了普遍推廣。

關鍵詞：大傾角；下山掘進；安全施工工藝；研究及應用

1 礦井概況

魯新煤礦位于錫林郭勒盟烏拉蓋管理區東北20km，行政區劃隸屬錫林郭勒盟烏拉蓋管理區管轄。井田走向長10.5km，傾斜寬3.8km，井田面積28.61km2。

礦區位于錫盟、興安盟和通遼市結合部，西北距國家二類陸路口岸珠恩嘎達布其150km，南距霍林河礦區大型露天煤礦及霍林郭勒市30km、距通（遼）—霍（林河）鐵路90km，東與全國著名旅游療養城市阿爾山市相距約200km，東北距白（城）—阿（阿爾山）鐵路140km。

2 礦井井筒情況

礦井布置主、副、風三個立井，主井擔負整個礦井的煤炭提升并少量進風，副井擔負整個礦井的輔助運輸及進風，風井為專用回風井。

井筒設計凈直徑Ф5.0m，井口設計永久標高為+872.5m，井筒全深為310m，井筒凈斷面面積19.625㎡。井筒的表土段及基巖風化帶均采用凍結法施工，凍結段深度178m，為雙層井壁，內外壁均為單層鋼筋混凝土結構，壁厚均為400mm；基巖段均采用普通鉆爆法施工，為素混凝土支護，支護厚度為500mm。

井筒設計凈直徑Ф7.0m，井口設計永久標高+872.5m，井筒全深為333.633m，井筒凈斷面面積38.465㎡。井筒的表土段及基巖風化帶均采用凍結法施工，凍結段深度271m。其中5m～160m內外壁均為單層鋼筋混凝土結構，壁厚均為500mm；160m～210m內外壁均為單層鋼筋混凝土結構，外壁為500mm，內壁為750mm；210m～263m外壁為單層、內壁為雙層鋼筋混凝土結構，外壁為500mm，內壁為750mm；263m～271m為四層鋼筋混凝土結構，壁厚為1250mm。基巖段均采用普通鉆爆法施工，271m～288m為三層鋼筋混凝土結構，壁厚為950mm；288m～306.5m為雙層鋼筋混凝土結構，壁厚為750mm；306.5m～333.633m為素混凝土支護，支護厚度為500mm。

風井井筒技術特征

井筒設計凈直徑Ф6.0m，井口設計永久標高為+872.5m，井筒全深為310.5m。井筒松散層采用凍結法施工，為鋼筋混凝土雙層復合井壁結構，基巖段采用爆破法施工，為單層素砼、局部雙層鋼筋砼結構。凍結段深度187m，其中8～174m井壁厚950mm，外壁為500mm，內壁為450mm，174～192m井壁厚度600mm；192m以下基巖段井壁厚度600（700）mm。

3 礦井復雜地質條件

反上山聯絡巷是反上山二段聯絡斜巷，因反上山掘進期間發生導水冒頂后更改掘進方案的一條巷道，一開始自下而上按傾角20度上山掘進，因揭露含水砂礫層，頂板支護困難，停掘注漿進行疏放水，因施工難度大，改為自上而下下山掘進貫通。

根據反上山聯絡巷下段掘進實際情況，上段掘進期間依然會遇到含水砂礫層，屆時頂板支護依然困難，有冒頂危險，能否安全貫通是我們面臨的較大問題。

巷道布置在11層煤層及底板巖層中，底板巖性為粉砂巖、砂礫巖，層理發育、裂隙發育、質軟，膠結程度差，下部12層煤頂板為砂質泥巖，巷道開門60米將揭露落差7米的斷層，砂巖（砂礫巖）富水性強，并且斷層導水，屆時，工作面會出現滲水、滴水、淋水等情況。

4 安全施工工藝

（1）循環進度：縮小循環進度不大于1.0米，減少頂板暴露懸吊的距離，縮短頂板支護的時間，及時有效的支護頂板；

（2）出矸：鑒于迎頭有淋水，并且下山掘進，迎頭容易積水，決定不使用扒裝機扒裝出矸，采用人工裝矸，一次只提升一個翻斗車；

（3）放炮：鑒于迎頭頂板破碎，放炮時只放迎頭底部，上部采用人工使用風鎬剔除的方式達到設計斷面要求，防止放炮誘發掉頂；

（4）運輸管理：嚴格執行下山提升時迎頭撤人制度，防止人為因素造成的跑車、掉道事故造成重大傷亡事故；

（5）支護：工作面頂板巖性為砂巖（砂礫巖）時以及頂板出現淋水時，及時架U型棚配打設超前導管（管棚支護）加強支護，棚跟迎頭，并且對棚頭、兩側棚腿采用錨桿加固放倒措施；另外，頂板及其破碎時采用了鋪雙層網護頂，棚距由0.8米縮小到0.5米；

（6）迎頭積水的處理：迎頭安設風泵一臺，在迎頭以上巷道右幫挖設專門蓄水池，蓄水池內安設潛水泵一臺，采用接力排水的方式，確保迎頭積水在最短時間內排走，另外，在迎頭以上巷道底板挖設攔水溝，防止上方淋水流入迎頭；

（7）特殊措施：局部巷道掘進中，超前導管很難打設，現場采取了用廢舊釬子代替導管的方式，確保了及時加固巷道圍巖的作用。

5 取得的效益

5.1 社會效益

使用該安全施工工藝，確保了巷道安全施工，杜絕了冒頂事故及人身事故的發生，也保障了礦井的正常建設順序，如果一旦發生冒頂事故，導致該巷道無法貫通，那么要重新修改方案，重新補打一條巷道，將會給礦井建設帶來巨大的經濟損失，也會延誤礦井的建設投產時間。

5.2 經濟效益

（1）節省工傷賠償，按國家規定，煤礦發生一起死亡事故支付撫恤金30萬元；

（2）杜絕安全罰款，季度內出現死亡罰礦井1000元∕人，共，11.4萬元；

（3）減少安全事故風險損失25.65*20﹪=5.13萬元；

（4）季度內質量標準化達到一級，集團公司獎勵4萬元；

（5）避免重新補掘1條巷道：節省資金1.68*120=201.6萬元；

以上合計創造經濟效益：252.13萬元。

作者簡介：閆偉（1982—），男，學歷，助理工程師，從事煤礦工程技術研究。