對采區煤層回風上山掘進工藝的研究

文/張萬倫，重慶能投渝新能源公司蘆塘煤礦

1 工程概況

蘆塘煤礦W114采區煤層回風上山位于+620m水平W114采區，主要承擔+620m北全巖運輸大巷及W114采區前期掘進期間的回風任務，總工程量為283.7m，該巷道沿K1煤層傾斜方向布置。

本區域處于清水溪向斜西翼，含煤地層上部位于二迭系上統吳家坪組（P2W）第二段內，其底板巖石堅固性f=8～10級，其巖性特征為深灰色厚層狀生物碎屑灰巖，可能出現隱伏斷層,但斷距不大,對該工作面掘進無影響；從總體來看,該掘進工作面的地質構造相對較為簡單。工作面水文地質情況較為簡單，預計正常涌水量在0.00 5m3/h，最大相對瓦斯涌出量為8.30m3/t，最大絕對瓦斯涌出量為3.46m3/min，無煤塵爆炸性危險，K1煤層屬Ⅱ類，自燃煤層。

2 巷道支護設計

為確保該采區回采期間的安全和回風任務，巷道斷面采用矩形斷面，凈寬×凈高為2.4m×2.0m，正常地段為錨桿支護，兩幫采用貼幫柱背護，若遇地質構造帶（或頂板破碎區域）采用9#或11#礦用工字鋼架棚支護。錨桿支護設計計算如下：

2.1 錨桿長度計算

L=KH+L1+L2，式中：L—錨桿長度，m；H—冒落拱高度，m；K—安全系數，取2；L1—錨桿錨入穩定巖層深度，取0.6m；L2—錨桿在巷道中的外露長度，取0.05m。其中：H=B/2f=2.7/(2×4)=0.34m，式中：B—巷道寬度，2.7m ；f—巖石堅固性系數，取4。即L=2H+L 1+L2=2×0.34+0.6+0.05=1.33m ，施工時取L=1.8m 。

2.2 錨桿間、排距的計算

式中：a、b—錨桿間、排距m；Q—錨桿設計錨固力，50kN/根；

2.3 錨桿直徑的選擇：

式中：a—錨桿排距；h—錨桿承載巖體高度，取錨桿長度1.8m；

b—錨桿間距；r—承載巖體容重23kN/m3；K—安全系數，取2；Δ—錨桿材料抗拉強度，取38kN/m2，d=15.8mm，施工中取Φ=18m m

通過驗算，排距確定為0.8m，間距為0.8m,能滿足支護要求。

頂板正常情況下采用錨桿錨網進行永久支護,頂板由上幫向下幫依次打4排錨桿，其中，最上排錨桿距離上幫煤層為0.2～0.3m。錨桿長度1.8m，桿徑18mm，支護間距為0.8m，排距為0.8m，掘進過程中必須嚴格執行隨掘隨支，嚴禁空頂作業；如遇較大的破碎帶、溶蝕區、斷層、裂隙、煤層松軟、應力集中區等不正常地段情況下采用9#礦用工字鋼架棚進行支護，支護間距為中對中1.0m，并背幫接頂牢固，距迎頭的距離不得大于1.0m，并嚴格按要求使用好固棚器、前探梁，且必須嚴格執行隨掘隨支，嚴禁空頂作業。如爆破后斷面不符合設計要求，必須立即刷幫、挑頂或臥底，直到符合設計斷面為止。

3 施工方法及工藝

3.1 施工方法

W114采區煤層回風上山為半煤巷，采用風鎬落煤掏槽，風動鑿巖機底板打眼、裝藥、放炮進行掘進。

3.2 工藝流程

準備及安全檢查→轉煤（矸）→質量驗收→施工探眼→施工炮眼→裝藥聯線→爆破→排放炮煙→安全檢查→臨時支護→正式支護→裝運矸→按規定釘道移耙巖機、延接風水管。

3.3 探眼施工

為了摸清掘進前方的地質情況，該巷道在每班施工前必須進行釬探，根據現場實際情況布置探眼的個數為3個：1#孔位于磧頭正中的巷道中心線上，距離腰線以上0.2m,與巷道掘進方向一致，探眼深度為5m；2#孔位于磧頭巷道中線的右邊，距離巷道中線1.1m，距離腰線以上0.5m處，與巷道掘進方向成30°的夾角，探眼深度為5 m；3#孔位于磧頭巷道中線的右邊，距離巷道中線1.1m，距離腰線以上0.2m處，與巷道掘進方向成30°的夾角，探眼深度為5m；必須保證每班掘后兩幫及迎頭2m以上超前距及周邊距。

3.4 鉆眼爆破

1）打眼機具：采用7655D型風鉆、六棱釬桿、40mm鉆頭打眼。

2）炮眼的孔徑為40mm，掏槽方式為風鎬落煤掏槽法。

3）炸藥、雷管：使用煤礦許用二級乳化炸藥，煤礦許用毫秒延期電雷管（1-5段），電雷管必須編號。

4）裝藥結構：采用正向裝藥。

5）起爆方式：起爆使用MFB-100型發爆器一次裝藥一次爆破，爆破聯線方式為串聯，正向起爆。

6）啟爆點：該巷若要在進風流中的安全地點起爆，則爆破距離較長，作業人員在較長的距離下來回作業時間增加，為了減少循環作業時間，經礦研究決定，將啟爆點設置在+620m北全巖運輸大巷內的第二個放炮硐室處，但放炮硐室內必須要安裝一個壓風自救箱、5-6個隔離式自救器、一個甲烷傳感器、一個程控電話。

3.5 其他安全措施要求

1）掘進前必須先進行物探，再進行超前鉆探，保證工作面迎頭不小于30m、兩幫不小于20米的安全巖（煤）柱.

2）打眼支護前，首先檢查巷道斷面規格，不符合設計要求時必須先進行處理；打眼前要先按照由外往里的順序檢查頂幫，找掉懸矸危巖，確認安全后方可作業。堅持濕式打眼，不準打干眼；打眼工佩帶防塵口罩；裝巖前對巖堆灑水。

3）錨桿頭必須貼緊巖面，錨桿與井巷輪廓切線或與層理面、節理面裂隙面垂直，最小不小于75°，抗拔力、預應力不小于設計值的90%。錨桿必須橫成排、縱成線，錨桿錨固力不低于50KN。

4）工作面不得隨意停風；因檢修、停電等原因停風時，必須撤出人員、切斷電源、打好柵欄。恢復通風前，必須檢查工作面瓦斯。只有在工作面瓦斯濃度符合規定及局部通風機及其開關附近10 m以內風流中的瓦斯濃度都不超過0.5%.

4 結束語

經過現場實踐，本掘進工藝簡化了施工工序，節省了支護材料費用和用工，減少了工人的體力勞動強度，同時提高了效率及安全系數，是一種安全、高效、快速、科學的施工方法，給同等條件下巷道施工積累了寶貴的經驗。