大傾角長距離巖巷快速施工技術

李 寧

（西山煤電集團公司 鎮城底礦，山西 古交 030203）

鎮城底礦是山西焦煤西山煤電古交礦區五對礦井之一，實行二級管理模式，井田位于西山煤田的西北邊緣，地質構造復雜，斷裂構造發育。為解決該礦南一下組采區配風緊張、風量富裕系數無法達到公司要求的問題，需對南一下組采區通風系統進行調整。通過在28117軌道巷掌子面至東總回風巷之間施工一條南一下組采區回風下山聯絡巷，由東回風井承擔南一下組采區下山區域的回風任務，西回風井承擔南一下組上山區域的回風任務，以提高南一下組采區風量富裕系數，增加礦井通風系統的可靠性。

1 確定施工方案

1.1 施工方案1

開口位置位于28117軌道巷掌子面，27°7′6″上山施工，施工水平距離83.5m，預計高差為47.6m，施工工程量為98.6m.施工方案1示意圖見圖1.

2 施工方案2

開口位置位于820軌道大巷與東翼總回風巷聯絡巷內，18°下山施工，施工水平距離為175m，預計高差48.6m，施工工程量為185m.施工方案2示意圖見圖2.

1.3 方案對比

1）方案1需做準備工作如下：

a）對28117軌道巷的綜掘機進行拆除，并安裝調試好耙斗裝巖機。

圖1 施工方案1示意圖

圖2 施工方案2示意圖

b）將820水平聯絡巷內風門進行重新布置，保證貫通位置暢通無雜物。

c）28117軌道巷需鋪設軌道或采用無軌膠輪車進行輔助運輸。

2）方案2需做準備工作如下：

a）將820水平聯絡巷內風門進行重新布置，保證施工開口位置暢通無雜物。

b）安裝調試好耙斗裝巖機。

c）每班需派人到暗斜井提放材料，空重車，保證材料及渣子的外排。

1.4 方案選擇

綜合考慮，以上兩方案的工程量及施工難度，研究決定采用方案1，其有以下優點：

1）28117軌道巷內膠帶輸送機可用于矸石的轉運，施工材料采用無軌膠輪車運輸，提高運送效率。

2）工程量較小，可以明顯縮短施工工期，且工作面沒有積水。

3）工作面打眼作業與后方出渣平行作業安全系數高，提高了工作面的有效作業時間。

2 施工方案

南一下組采區回風下山聯絡巷從28117軌道巷掌子面C#點開始施工，方位角30°30′13″，按27°7′6″上山掘進施工76.6m進入與820皮帶大巷的立交區域，位于820皮帶大巷下部，立交長度4.5m，頂板距820皮帶大巷底板最小間距為5.2m；施工98.6m與820上組回風巷貫通。

在施工作業初始階段，耙斗裝巖機固定在距28117軌道巷1190m處，因施工巷道與28117軌道巷有17°水平夾角，在施工20m后，在起坡點處鋪設10°的上山軌道15m，用于固定耙斗裝巖機，使耙斗裝巖機機身與所施工巷道一致，提高裝巖效率，同時也為激光指向儀的安設提供條件。依據現場條件預計施工30～40m后，將耙斗裝巖機移至坡上，經現場實踐及制定與實施安全技術措施，實現了安全高效的掘進施工。

1）27°斜坡段耙斗裝巖機的移置與固定方法。

a）耙斗裝巖機的移置采用SDJ-20型雙速絞車，繩徑24.5mm，使用承載能力為10t反滑輪反拉至預移位置的方式（經驗算符合安全系數要求）。

b）使用專門打注的幫錨桿配合鋼絲繩固定反滑輪，具體規定如下：

在工作面退后1.0m的兩幫各打注2根幫錨桿，2根錨桿上下間距200mm，下方錨桿距底板1.0m，保證錨桿外露150mm，頂開力矩螺帽，墊片向外露出30～50mm的錨桿絲扣。同時打注用于固定耙斗裝巖機的地錨桿，布置方式同固定反滑輪的錨桿布置及打注方式相同，下方幫錨桿距底板150～200mm的位置。共打注2組固定耙斗裝巖機用錨桿，共計8根，兩組間距2m.

c）將d21.5mm的新鋼絲繩繞過錨桿托盤內的桿體與自身重疊，且兩繩頭也重疊在一起用4道25#的繩卡卡緊，鋼絲繩套必須小于錨桿托盤，以防拉脫。每組錨桿上各套2道鋼絲繩，共計每幫錨桿上共計4個繩套，繩卡16道。

d）將一個承載能力為10t的滑輪鉤頭掛在卡緊的鋼絲繩上，并上好保險，防止滑輪脫落，將SDJ-20型雙速絞車鋼絲繩繞過反滑輪將鉤頭用d24.5mm的新鋼絲繩用3道28#的繩卡固定在耙斗裝巖機機身的前端，使用同樣的方法將絞車保險繩固定在耙斗裝巖機機身的后端。絞車保險繩必須按照耙斗裝巖機尺寸專門制作，保證繩長富裕量不得超過1.0m，保險繩與主繩的繩徑相同均為d24.5mm，連接采用5道28#繩卡固定。

e）卸開固定耙斗裝巖機的4個卡軌器，人員進入就近的躲避硐室，進行試拉，慢慢試拉兩次，確認無誤后，再卸開原固定耙斗裝巖機的地錨鋼絲繩和吊掛尾槽的鋼絲繩，慢慢開動絞車，使用慢速檔將耙斗裝巖機拉至預移位置。

f）耙斗裝巖機移到位停穩后，人員才準上去，用d18.5mm的新鋼絲繩繞過耙斗裝巖機底盤與地錨桿托盤，用3道20#的繩卡卡牢，共固定4道鋼絲繩，將耙斗裝巖機的4道卡軌器與軌道卡緊，裝好耙斗裝巖機支撐腿，上好擋繩欄、防護網及擋碴板，方可進行其他施工作業。

g）耙斗裝巖機尾槽吊掛方法：

在耙斗裝巖機尾槽固定位置正上方偏工作面側300～500mm位置居中打注1根錨桿，錨桿外露150 mm，絲扣露出螺帽30～50mm，使用d18.5mm的新鋼絲繩穿過耙斗裝巖機尾槽2圈，用3道20#的繩卡卡牢，保證鋼絲繩套小于錨桿托盤，以防拉脫。

2）耙斗裝巖機移置斜坡段后，因尾槽角度大，出渣作業時采取以下方法，預防耙斗掉落。

a）加工制作專用尾槽，增加尾槽高度至1000 mm，兩側護幫板也相應加高。

b）設置防護欄：在耙斗裝巖機尾槽段左右兩側護板位置的頂板沿護板方向均勻布置3對錨桿，錨桿外露150mm帶托盤，桿體絲扣露出螺帽30～50mm，使用d18.5mm的新鋼絲繩穿過耙斗裝巖機尾槽底部，將鋼絲繩兩端用3道20#的繩卡卡牢固定在對應的1對錨桿托盤內側的桿體上，保證繩套小于錨桿托盤，以防受力拉脫。

3）耙斗裝巖機移至斜坡后，需增設1部40t刮板輸送機轉運矸石，刮板輸送機機頭、溜槽及機尾的固定方法。

a）刮板輸送機機頭機尾的固定采用打注地錨桿，使用d18.5mm的新鋼絲繩配合20#繩卡固定，具體固定方式見耙斗裝巖機固定方式。

b）為防止刮板輸送機運送矸石滾落傷人，在刮板輸送機溜槽兩側加設護板，護板采用松木板制作，尺寸為：長×寬×厚=2500mm×500mm×50mm，固定方式采用從機尾第一節溜槽開始距木板端頭250mm的位置打注1根，外露500mm，之后每隔2m打注1根1.2m長的螺紋鋼地錨桿固定，溜槽兩側對稱布置錨桿，使用8#鐵絲將木板牢固捆綁在錨桿上。

c）為防止刮板輸送機溜槽受力拱起，從機尾開始打注第一對錨桿，每隔5m打注1對2.2m長的螺紋鋼錨桿，溜槽兩側對稱布置，錨桿外露150mm，帶托盤，桿體露出螺帽外30～50mm，使用d18.5mm的新鋼絲繩將溜槽與錨桿固定，使用20#繩卡連接牢固，并保證繩套小于托盤，以防意外拉脫。

4）按照常規炮眼布置方法，工作面爆破后端頭會出現傘檐，浮巖活矸極易冒落傷人，采用如下炮眼布置，有效解決了傘巖危害。

5）采用以下方法有效解決了大石塊易飛落傷人、工作面扒渣、倒渣困難問題。

a）控制循環進尺為1.6m，嚴格按照炮眼布置圖布置炮眼，保證周邊眼眼距不大于300mm，輔助眼眼距不大于400mm.正向裝藥，提高炮眼封泥的填裝質量，全斷面分3次裝藥，分3次爆破，保證爆破效果，提高巖石破碎率。

b）加工高度為1m的耙斗裝巖機擋渣板并固定牢固，擋渣板前5m范圍內不準存渣子，用以緩沖滑落的矸石，并在耙斗裝巖機司機操作側的擋渣板后方設置寬度≥0.7m，高度≥1.8m呈垂直狀的防護網，確保耙斗裝巖機司機的安全。

c）嚴格控制耙斗裝巖機主副滾筒的出繩速度，控制矸石滑落速度，保證下方司機安全。

6）巷道角度大，工作面風筒吊掛困難和炮煙排除困難的解決辦法。

使用d6mm細鋼絲繩配合8#鋼絲繩卡固定風筒：工作面所使用的風筒由d800mm改為d500mm，固定間距由原來的10m改為5m，并根據現場情況，隨時進行加固，以防止巷道傾角大，因風筒自重導致風筒滑落，影響工作面通風。每節風筒對接點都按照標準加固，雙反包邊處理，并采用扁鐵圈防止炮崩損壞。每節風筒每個吊掛點均采用雙尼龍扎帶固定，鋼絲繩固定點處安裝1個d8mm鋼絲繩繩卡，防止固定扎帶下滑。為防止風筒受損，施工期間，工作面前兩節風筒均使用防炮崩風筒，并加接直徑500mm伸縮風筒，提高工作面炮煙的排除效率，保證工作面施工期間的通風要求。

7）工作面噴漿作業，噴漿機位于28117軌道巷的平巷段，因現場條件限制，在巷道貫通前，最遠噴漿距離斜坡段達到97m，垂直高度達到46m，噴漿料管的延接長度達到105m，風壓、水壓的調節及堵管的處理方法：

a）巷道施工超過25m后及時延接語音聲光信號系統，保證信號器靈敏可靠，方便上下聯系。

b）合理吊掛噴漿料管，保證管路順暢，同時提高制作噴漿料管接頭的質量，以防由于噴漿高度的增大導致壓力疊加，造成接頭損壞，發生事故。

c）加強噴漿機的檢修，保證狀況良好，同時加強噴漿料中粗骨料的粒徑控制，嚴格控制速凝劑的摻量，防止堵管。

d）加強風壓、水壓的監測，并嚴格執行噴漿機的操作流程，保證正常施工需要。

8）經計算及作業現場實測可得，在保證27°上山巷道端頭鉛垂的前提下依據作業規程要求，工作面爆破后，噴射30mm厚度混凝土作為臨時支護，靠近工作面700mm范圍內的頂部錨桿在下一次爆破后，臨時支護到位的情況下再補打，否則頂板支護錨桿與頂板或巖石層理面的夾角達不到施工作業規程規定的75°及以上，但錨索支護必須緊跟工作面，不得滯后。

9）工作面退后3m的范圍內在倒渣時預留一定厚度的渣子，保證底板平整，解決風動鑿巖機氣腿在斜坡段抓地不牢，造成推力不夠的問題，提高打眼效率。

10）巷道施工至拐點前76.6m后進入與820皮帶大巷的立交區域，立交長度4.5m；同時巷道施工進入最后20的貫通施工階段，施工執行如下安全技術措施：

a）立交區域錨索布置更改為每排2根d17.8 mm×4500mm鋼絞線錨索，間距1.5m以巷道中心線對稱布置，排距1.6m.

b）縮小循環進尺為0.8m，降低一次爆破的炸藥使用量，減少對圍巖擾動。

c）每次爆破作業在820皮帶大巷內立交區域兩側75m處及貫通點兩側75m處設置人、繩、牌并舉的爆破警戒，并安排專人負責聯絡。

d）貫通距離剩20m時，必須提前對820上組回風巷貫通范圍前后5m范圍內的巷道進行加固支護即補打錨桿錨索，保證貫通處的巷道成型。

3 經驗與不足

1）該施工實踐解決了以下問題：

a）大角度巖巷上山掘進施工中，耙斗裝巖機在斜坡段的移置與固定以及裝巖作業的危險源控制問題。b）刮板輸送機的機頭、機尾和溜槽在大角度巷道的固定以及使用過程中的危險源控制問題。c）遠距離、大角度上山噴漿作業的現場管理及技術保障問題。d）大角度上山施工工作面頂板控制問題。e）大角度上山巷道施工中的通風問題，預防瓦斯及其它有害氣體超限。f）第一次采用無軌膠輪車作為錨噴巷道施工的輔助運輸，提高了作業效率，積累了實踐經驗。

2）該施工實踐存在的不足。

a）使用刮板輸送機轉運矸石，對于刮板、鏈條及U型環的消耗加大。

b）在開口施工穿越E132陷落柱時，因頂板破碎、冒落導致局部頂板超挖現象明顯。