斜井精確貫通技術在云崗礦的實踐應用

劉 洋

（大同煤礦集團云崗礦，山西 大同 037017）

煤礦掘進生產過程中，存在大量的巷道貫通工程，且存在大量的與斜井貫通的情況，為了達到與斜井的精確貫通，煤礦生產企業通常進行實測坐標及探巷兩項工作。在掘巷道與斜井貫通前，通常由地測部門下井測量斜井貫通點坐標情況，進而達到貫通的目的。地測部門無法深入現場找到斜井貫通點位置并進行實測，依靠斜井原有數據進行掘進施工，需要進行大量的探巷工作，才能達到沿煤層掘進進而與斜井貫通。因而，云崗礦從巷道設計優化的角度，通過建立南翼風井（斜井）一次函數數字模型，成功地解決了在掘巷道與南翼風井走向貫通的重大難題，達到了斜井精確貫通的效果。

1 盤區概況

1.1 地質情況

1.1.1 煤層情況

8#層406盤區位于云崗礦南部，開采煤層為云岡礦8#煤層。本盤區地面水平標高1215～1297m，工作面水平標高1005～1028m；煤層厚度在1.1～1.37m之間，平均1.17m；直接頂為中細—粉砂巖，直接底為粉細砂巖。

1.1.2 附近井筒相關情況

南翼風井井口標高1287.500m，井底標高968.39m，井筒直徑4.5m，井筒深度755.08m，傾角25°，全長由井口延伸至云崗礦12#煤層，井筒施工于1991年3月，半圓拱巷道，拱壁錨噴支護良好。

1.2 施工情況

1.2.1 盤區生產系統的建立

準備采區，必須在采區構成通風系統后，方可開掘其他巷道，8#層406盤區為我礦新開盤區，在施工其他盤區巷道之前，需要先構成通風系統。

云崗礦決定：

（1）由工程四隊從云崗礦2#煤倉出煤，由北向南施工8#層406皮355m，由西向東施工8#層506-1回70m，由北向南施工8#層506回，由東向西施工8#層506-3回23.6m并與南翼風井貫通，構成8#層406盤區通風系統。

（2）由西向東施工8#層406-1三條盤區巷道，形成盤區8#層406盤區生產系統。

（3）最后圈定8#層406盤區工作面。

1.2.2 施工工藝

宏泰隊組采用爆破掘進施工工藝，斷面為4.5×2.8m矩形斷面，錨桿+錨索+鋼帶聯合支護，沿頂起底掘進。

2 與南翼風井貫通情況

在生產中需要與南翼風井貫通，與南翼風井貫通巷道平剖面布置圖如圖1所示。

圖1 與南翼風井貫通巷道預測平剖面布置圖

2.1 8#層506回設計施工方案

巷道布置設計初期時，根據地質科所提供的地質圖紙等高線數值及疏密程度，預計8#層506回設計長度為481.856m，由北向南進行掘進；8#層506-3回長度為23.6m，由東向西進行掘進，并與南翼風井貫通。其中8#層506-3回貫通巷道巷中橫坐標及預計底板標高分別為X=4439957.974，Z=1017。

2.2 施工8#層506回404m后巷道標高情況

工程四隊下山掘進施工8#層506回404m后，根據巷道內2017年12月20日實測9#測點頂板標高(Z頂板=1015.135)情況，發現其較設計到位頂板標高底4.665m。

3 存在的問題

3.1 實測8#、9#測點頂板位于預測貫通點下方

根據圖紙等高線分布情況，可知8#層506回由北向南標高逐漸降低，故預測貫通點頂板標高應較實測8#、9#測點標高小，然而實際測量發現，預測巷道貫通點頂板標高較實測8#、9#測點標高大，實測8#、9#測點頂板位于預測貫通點下方。

3.2 8#、9#標高與原圖紙等高線數值偏差較大

按照設計巷道情況，巷道內8#測點與9#測點頂板標高均位于1020～1025m之間，然而實際測量8#測點頂板標高為1018.285m，9#測點頂板標高為1015.135m，均位于設計巷道的下方。

3.3 按原設計進行掘進難以與南翼風井水平貫通

如圖1所示，若實際從9#測點起由北向南僅施工126.785m，則該位置位于南翼風井斜下方，難以與南翼風井水平貫通，需施工一段斜井才能保證與南翼風井進行貫通。

4 解決方案

4.1 建立一次函數模型解決與南翼風井貫通問題

4.1.1 原理

由于南翼風井的傾角為25°，通過南翼風井建立一次函數模型，當工程四隊施工巷道的工作面數據與南翼風井一致時，說明工程四隊施工的巷道與南翼風井在南北方向上成為外觀交點，東西方向引一條直線穿過外觀交點，從而達到與南翼風井走向貫通的效果。

4.1.2 模型建立的過程

（1）技術科根據地質科提供的南翼風井坐標，從中選取貫通點附近的兩個測點（風6、風7）作為建立模型的起算數據，將兩個測點的橫坐標作為一次函數的X值，將兩個測點的頂點標高作為一次函數的Y值，建立Y=kX+B的一次函數：Y=0.462234655X-2051282.443。

（2）將兩個測點所成的直線段32等分，建立Y=kX+B橫坐標與頂板標高的數據列表，如表1所示。

（3）由于工程四隊巷道掘進以巷道中的測點為基點，進而建立出巷道測點與橫坐標之間的關系列表。

（4）建立成一個數據列表如表1所示。

（5）假定工程四隊所掘巷道是8#、9#測點所成的直線，則繪制出的一次函數模型如圖1中所示。

4.2 實測8#層見煤點標高驗證數據列表的可靠性

2017年12月24日技術科組織地質科、通風區人員下井實測南翼風井中8#層見煤點標高，進而驗證了南翼風井一次函數模型建立的可靠性，并且確定出巷道施工至距9#測點145m時，由東向西掘進恰好與南翼風井貫通。

4.3 探巷確定模型建立的可靠性

2018年1月6日工程四隊施工至距9#測點145m時，距工作面1.5m處由東向西進行探巷，發現恰好與南翼風井探通，且探通位置接近南翼風井頂板位置。

表1 工程四隊施工距離與貫通點頂板標高關系表

圖2 實測南翼風井見煤點標高一次函數模型驗證圖

5 結論

該技術為在掘巷道與已有巷道貫通提供了理論依據，成功應用于8#層506-3回與南翼風井貫通實踐當中，為巷道的順利貫通提供有利保障。有效地避免了在實際掘進期間由于巷道貫通而進行的探巷工作，減少了由于探巷所需的額外成本、人力，為該礦的高效生產做出了充足的準備工作。