303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷施工及布置方案優(yōu)化

姚 高

（大同煤礦集團(tuán)朔州朔煤王坪煤電有限責(zé)任公司，山西 朔州 038300）

1 工程概述

大同煤礦集團(tuán)王坪煤電有限責(zé)任公司2304巷位于井田303盤區(qū)東翼，掘進(jìn)工作面東部、南部為實(shí)煤區(qū)，西部為盤區(qū)大巷，北部為5304巷。巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為932m，斷面規(guī)格為寬×高=4.2×3.4m。2304巷從303盤區(qū)皮帶巷沿8#煤層底板掘進(jìn)開(kāi)口，掘進(jìn)煤層平均厚度為4.8m。

施工設(shè)計(jì)中先施工2304巷機(jī)頭段，施工到位后為了便于巷道后期物料運(yùn)輸及通風(fēng)需求，需施工運(yùn)料繞道、回風(fēng)繞道。待2304系統(tǒng)巷完全系統(tǒng)后再繼續(xù)掘進(jìn)，系統(tǒng)巷施工時(shí)采用爆破施工工藝，后期巷道掘進(jìn)時(shí)采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝。

2 2304系統(tǒng)巷原施工方案及問(wèn)題分析

2.1 2304系統(tǒng)巷原施工方案

（1）原施工設(shè)計(jì)中2304巷從303盤區(qū)皮帶開(kāi)口并以10°斜坡下山掘進(jìn)施工，巷道掘進(jìn)37m且穿過(guò)盤區(qū)軌道巷底板后再以10°斜坡上山掘進(jìn)32m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通。

（2）2304巷與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通后在回風(fēng)巷內(nèi)進(jìn)行風(fēng)橋挑頂施工，風(fēng)橋構(gòu)筑后繼續(xù)掘進(jìn)2304巷，當(dāng)巷道掘進(jìn)至89m及114m處按設(shè)計(jì)進(jìn)行拐彎分別施工2304運(yùn)料繞道和回風(fēng)繞道，其中運(yùn)料繞道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為79m，回風(fēng)繞道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為80m，如圖1所示。

（3）2304系統(tǒng)巷設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為273m，采用爆破施工工藝，系統(tǒng)巷施工期間共計(jì)構(gòu)筑兩座風(fēng)橋，生產(chǎn)計(jì)劃安排日掘進(jìn)量為4.0m，系統(tǒng)巷施工天數(shù)為87d。

2.2 主要存在的問(wèn)題

（1）2304巷在后期工作面回采期間主要用于煤炭運(yùn)輸任務(wù)，巷道內(nèi)安裝帶式輸送機(jī)，而原設(shè)計(jì)中巷道開(kāi)口前64m以10°俯角下山掘進(jìn)，再以10°仰角上山掘進(jìn)，巷道坡度變化范圍大，在此段范圍內(nèi)安裝輸送機(jī)難度大，不利于輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）2304巷以10°俯角下山掘進(jìn)至303盤區(qū)軌道巷底板時(shí)兩巷層間距為2.2m，屬于近距離煤層掘進(jìn)，而盤區(qū)軌道巷直接底主要以砂質(zhì)泥巖為主，巖石穩(wěn)定性差，層間維護(hù)難度大，若維護(hù)不當(dāng)軌道巷在行車時(shí)很容易發(fā)生塌陷事故。

圖1 初步施工設(shè)計(jì)303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷平面布置示意圖

（3）整個(gè)系統(tǒng)巷施工需構(gòu)筑兩座風(fēng)橋，每座風(fēng)橋設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為25m，挑頂高度為4.5m，風(fēng)橋施工難度大、周期長(zhǎng)。由于303盤區(qū)回風(fēng)巷直接頂主要以炭質(zhì)泥巖、煤混合層為主，厚度為6.4m，采用松動(dòng)爆破挑頂施工時(shí)頂板維護(hù)難度大，很容易引起大面積頂板垮落事故。

（4）原施工設(shè)計(jì)中2304系統(tǒng)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為173m，其中彎巷長(zhǎng)度為159m（運(yùn)料繞道、回風(fēng)繞道），系統(tǒng)巷施工周期長(zhǎng)，掘進(jìn)效率低，施工費(fèi)用高，共計(jì)需支護(hù)材料成本費(fèi)用達(dá)34.7萬(wàn)元，勞動(dòng)費(fèi)用為53.07萬(wàn)元，機(jī)電設(shè)備成本及維修費(fèi)用達(dá)49萬(wàn)元。

3 2304系統(tǒng)巷優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了減少巷道掘進(jìn)量，提高巷道掘進(jìn)效率，降低巷道掘進(jìn)費(fèi)用，王坪煤礦機(jī)掘一隊(duì)對(duì)2304系統(tǒng)巷原施工方案進(jìn)行優(yōu)化。

（1）首先在303盤區(qū)皮帶巷開(kāi)口掘進(jìn)施工皮軌聯(lián)巷，施工到位后與軌道巷貫通，施工長(zhǎng)度為30m。

（2）皮軌聯(lián)巷施工完后，對(duì)皮軌聯(lián)巷及軌道巷進(jìn)行起底施工，具體施工方案如下：① 采用松動(dòng)爆破法進(jìn)行起底施工，起底時(shí)從軌道巷向皮帶巷方向以4°仰角進(jìn)行起底，在軌道巷起底深度為2.0m，起底寬度為3.5m。② 為了便于軌道巷行車，起底后首先在軌道巷上鋪設(shè)密集11#工字鋼梁，鋼梁長(zhǎng)度為4.5m，鋪設(shè)寬度為4.0m，共計(jì)30根鋼梁。③鋼梁鋪設(shè)后在鋼梁上方鋪設(shè)兩塊長(zhǎng)度為4.5m、寬度為2.0m、厚度為8mm鋼板，并與鋼梁進(jìn)行固定。④ 為了便于2304巷后期煤炭運(yùn)輸，在巷道起底處安裝一部型號(hào)為SSJ-800帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)機(jī)頭與盤區(qū)輸送機(jī)進(jìn)行搭接。

（3）軌道巷起底深度為2.0m，起底后及時(shí)在軌道巷底板處鋪設(shè)工字鋼梁、鋼板及軌道，便于軌道巷行車，并在起底處安裝一部SSJ-800型帶式輸送機(jī)，機(jī)頭搭接在盤區(qū)輸送機(jī)上。

（4）皮軌聯(lián)巷起底施工后采用掘進(jìn)機(jī)在軌道開(kāi)口施工2304巷，當(dāng)巷道掘進(jìn)32m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通，貫通后在回風(fēng)巷進(jìn)行挑頂施工并構(gòu)筑2304巷風(fēng)橋。

（5）2304巷風(fēng)橋施工后繼續(xù)采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，當(dāng)巷道掘進(jìn)至30m按設(shè)計(jì)拐彎施工2304回風(fēng)繞道，為了預(yù)留回風(fēng)繞道開(kāi)口處三角煤柱，2304回風(fēng)繞道以垂直2304巷方向開(kāi)口施工，掘進(jìn)30m后再按90°拐角施工33m后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通，整個(gè)系統(tǒng)巷施工完成，整個(gè)系統(tǒng)巷施工長(zhǎng)度為154m。如圖2所示。

圖2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后303盤區(qū)2304系統(tǒng)巷平面布置示意圖

4 應(yīng)用效果

（1）2304系統(tǒng)巷優(yōu)化設(shè)計(jì)后巷道總掘進(jìn)長(zhǎng)度為154m，與原施工方案相比減少巷道掘進(jìn)量119m，同時(shí)只需施工一座風(fēng)橋即可，而且巷道從盤區(qū)軌道巷至回風(fēng)繞道口長(zhǎng)度為62m。采用掘進(jìn)機(jī)施工時(shí)日掘進(jìn)量達(dá)11m/d，整個(gè)系統(tǒng)巷只需52d即可掘進(jìn)到位，減少巷道支護(hù)成本費(fèi)用18.2萬(wàn)元，減少勞動(dòng)費(fèi)用30余萬(wàn)元，減少設(shè)備維修費(fèi)用21萬(wàn)元。

（2）系統(tǒng)優(yōu)化后無(wú)需在軌道巷下方近距離煤層掘進(jìn)施工，避免了軌道巷底板塌陷事故發(fā)生，同時(shí)減少了回風(fēng)巷頂板挑頂施工工程量，降低了工程施工難度及危險(xiǎn)系數(shù)，保證了巷道安全快速掘進(jìn)。