高位鉆場掘進(jìn)施工工藝改進(jìn)研究

摘 ?要：煤礦高位鉆場傳統(tǒng)施工方式，存在掘進(jìn)工程量大，勞動強(qiáng)度大，支護(hù)困難等問題。童亭煤礦積極探索優(yōu)化高位鉆場掘進(jìn)施工工藝，提高高位鉆場施工效率，為類似煤礦工程的應(yīng)用具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高位鉆場;施工工藝;掘進(jìn)

中圖分類號：TD712.6???文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

0 引言

目前淮北礦區(qū)煤礦普遍存在采掘接替銜接緊張等問題，高位鉆場作為瓦斯治理的關(guān)鍵工程，掘進(jìn)施工時(shí)單進(jìn)水平低，嚴(yán)重制約掘進(jìn)準(zhǔn)備效率，影響災(zāi)害治理進(jìn)度。采用綜合技術(shù)措施優(yōu)化高位鉆場施工工藝，反復(fù)論證試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了鉆場快速掘進(jìn)施工，提高了掘進(jìn)效率。

1 高位鉆場概況

高位鉆場是通過在煤層頂板施工一定面積的鉆場，在此鉆場內(nèi)部開展一系列施工作業(yè)，順著煤層的具體走向，進(jìn)行科學(xué)的施工鉆孔，采用高位鉆場鉆孔抽放瓦斯。高位鉆場采用放炮方式施工，由于鉆場位置在煤層頂板，撥門后要上坡進(jìn)入煤層頂板，鉆場大部分為巖巷施工，掘進(jìn)長度10 m左右，排矸方式為人工攉貨，職工勞動強(qiáng)度大，施工一個高位鉆場平均用時(shí)4天，施工效率低下。通過調(diào)研分析，優(yōu)化施工方案，保障高位鉆場高效快速施工。

2 原施工方案存在的問題

鉆場施工步驟：鉆場撥門后，以30～45°起坡施工鉆場斜坡4～8 m，斜坡小斷面尺寸：寬4.5 m、高3 m，以鉆場底板平臺進(jìn)入煤層頂板為準(zhǔn)，然后變平坡繼續(xù)施工大斷面，尺寸：深5 m、寬5 m、高3 m。

附屬工程：鉆場門口低洼處施工沉淀池1個，沉淀池尺寸：長2 m、寬1 m、深1 m，立模澆灌，鋪底及壁厚100 mm。鉆場平臺及斜坡打地坪60㎡，厚度不小于100 mm，地坪表面平整。斜坡右側(cè)施工人行臺階5 m。左側(cè)施工水溝與沉淀池連接。鉆場撥門前巷道距撥門點(diǎn)0.5 m及中頂補(bǔ)打2排錨索桁架，采用工字鋼桁架配合φ17.8-L6300mm錨索支護(hù)，錨索間距1.6 m，桁架支護(hù)范圍：鉆場前后各不少于3 m。

支護(hù)設(shè)計(jì)：鉆場設(shè)計(jì)近矩形、錨帶網(wǎng)索支護(hù)，小斷面頂板掛6孔4.4 m長M4鋼帶，打6根GM22/2600高強(qiáng)錨桿，大斷面頂板掛4孔3.2 m長M4鋼帶配合2孔1.8 m長M4鋼帶拼接支護(hù)，錨桿間排距0.8 m;兩幫掛4孔2.8 m長M4鋼帶，打4根GM22/2600高強(qiáng)錨桿，間排距0.8 m;頂板每兩排鋼帶之間補(bǔ)打2根φ17.8-L6300mm預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，間距1.4 m，排距1.6 m，后鉆場噴漿封閉，噴厚100 mm。如圖1所示。

2.1斜坡施工，頂板支護(hù)難度大

鉆場撥門后以30～45°斜上坡施工，頂板為斜面，對頂板進(jìn)行支護(hù)時(shí)，鋼帶和錨桿托盤均難以緊貼頂板壁面，錨桿質(zhì)量要求托盤緊貼壁面，錨桿偏斜度不大于15°，否側(cè)為失效錨桿，達(dá)不到支護(hù)強(qiáng)度要求，這就要求施工人員操作錨桿機(jī)時(shí)盡量靠近端面，使錨桿機(jī)垂直頂板，人員靠近端面，存在片幫掉頂風(fēng)險(xiǎn)，存在安全隱患。為保障安全施工，對端面和幫部臨時(shí)支護(hù)提出了更高的要求。

2.2頂板為斜坡，質(zhì)量控制難度大

由于鉆場起坡段頂板為斜坡，一個施工作業(yè)循環(huán)結(jié)束，對頂板永久支護(hù)完成后，再次放炮，崩落的的巖塊破壞力極大，對上次作業(yè)循環(huán)已施工的鋼帶、金屬網(wǎng)造成沖擊損壞，鋼帶發(fā)生變形，金屬網(wǎng)撕開破損，嚴(yán)重時(shí)需要再次對頂板進(jìn)行支護(hù)，不能做到一次成巷。

2.3人工排矸，勞動強(qiáng)度大

鉆場撥門施工前6 m期間，由于不能滿足鋪設(shè)鏈板機(jī)條件，只能人工用手鎬、鐵锨向外撥矸石，鉆場掘進(jìn)深度越大，人工排矸距離越遠(yuǎn)，需要多人接力排矸，人工排矸量200 m3左右，職工勞動強(qiáng)度大，鉆場施工后期安裝的40T鏈板機(jī)排矸量有限，鉆場施工結(jié)束后再次拆除、挪移鏈板機(jī)，增加工作量。

2.4 鉆場深度大，形成盲巷

由于高位鉆場深度大于6 m，形成盲巷，掘進(jìn)施工期間需要安裝機(jī)械通風(fēng)裝置，鉆場施工結(jié)束后打鉆、工作面回采期間仍需要采用機(jī)械通風(fēng)，直至采煤工作面回采推進(jìn)至鉆場，期間需要安排專人對通風(fēng)裝置進(jìn)行巡查維護(hù)，增加了人力成本。

3 施工方案優(yōu)化

針對原施工方案存在的問題，如何縮小高位鉆場斜坡段施工長度，減少人工排矸量，是影響鉆場快速掘進(jìn)的關(guān)鍵因素，通過比對分析，優(yōu)化后施工方案如下：

鉆場施工步驟：炮掘施工臨時(shí)硐室，將高位鉆場平臺下部煤體掏空，范圍寬5 m、高3 m、深6 m，后挑頂，挑頂從巷道距幫1 m處開始撥門，以45o起坡，施工鉆場斜坡尺寸：斜長×寬×高=2～3×4.5×3 m，然后再施工鉆場平臺斷面（巖石部分），鉆場平臺尺寸：深×寬×高=5×5×3 m。鉆場平臺及斜坡打地坪，厚度100 mm，地坪面積40㎡。

鉆場支護(hù)設(shè)計(jì)：臨時(shí)硐室頂板采用GM22/2600高強(qiáng)錨桿配合￠6mm鋼筋網(wǎng)支護(hù)，幫部采用φ22-L2600 mm玻璃鋼錨桿支護(hù)，錨桿間排距0.8 m。鉆場平臺頂板掛4孔3.2 m長M4鋼帶配合2孔1.8 m長M4鋼帶拼接支護(hù)，錨桿間排距0.8 m;頂板每兩排鋼帶之間補(bǔ)打2根φ17.8-L6300mm預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，間距1.4 m，排距1.6 m。鉆孔施工一側(cè)幫部自頂板向下0.5 m處施工一排M4鋼帶，其余幫部2個壁面掛10#鐵絲編制的菱形金屬網(wǎng)配合GM22/2600高強(qiáng)錨桿支護(hù)，錨桿間排距0.8 m，鉆孔施工一側(cè)噴漿封閉，范圍20㎡，噴厚100mm，如圖2所示。

4 效果分析

4.1 降低了頂板支護(hù)難度

優(yōu)化后高位鉆場斜坡段施工長度2～3 m，相比較原方案減少1～3 m，減少了掘進(jìn)工程量的同時(shí)，提高了頂板支護(hù)錨桿合格率，滿足了支護(hù)強(qiáng)度要求，同時(shí)減少了人員靠近端面施工時(shí)間，提高了安全系數(shù)。

4.2 提高了施工效率

鉆場頂板斜坡段長度減小，降低了頂板支護(hù)錨桿施工難度。施工臨時(shí)硐室增加了爆破自由面，再次放炮崩落的的巖塊破壞力減小，基本消除了對上次作業(yè)循環(huán)已施工的鋼帶、金屬網(wǎng)造成損壞的現(xiàn)象，不需要再次對頂板進(jìn)行支護(hù)。

4.3減少了勞動強(qiáng)度

由于先施工臨時(shí)硐室，硐室為煤體掘進(jìn)，人工出煤比出矸容易，后鉆場主體巖石部分放炮后，矸石落入下部臨時(shí)硐室內(nèi)，利用臨時(shí)硐室儲存矸石，并形成鉆場大斷面的底板，人工排矸量僅50 m3左右，鉆場打地坪面積減少20㎡。

4.4 減小了鉆場深度

優(yōu)化后鉆場深度不大于6 m，沒有形成盲巷，有利于瓦斯防治管理，打鉆單位進(jìn)場施工時(shí)，進(jìn)出鉆機(jī)需人工拖拽，拖拽鉆機(jī)距離減少，同時(shí)掘進(jìn)、打鉆及回采期間不需要安裝機(jī)械通風(fēng)裝置，減少了人力成本，鉆場深度減小，支護(hù)成本相應(yīng)降低。

4.5 高位鉆場與順煤層平鉆場一體化設(shè)計(jì)

煤巷掘進(jìn)過程中，因地質(zhì)探查、防治水等災(zāi)害治理要求，幫部需施工各類平鉆場及硐室，為減少巷道工程量，高位鉆場與平鉆場、硐室實(shí)行一體化設(shè)計(jì)，即前期在巷幫煤體內(nèi)先施工平鉆場，鉆場打鉆結(jié)束后對順煤層鉆場進(jìn)行改造，挑頂刷擴(kuò)后作為高位鉆場使用，大幅度減少各類鉆場掘進(jìn)工程量。

5 結(jié)語

通過優(yōu)化施工工藝，高位鉆場掘進(jìn)施工時(shí)間由4天減少為3天，施工鉆場人員平均月效率由原來的1.2 m提高到1.8 m，提高了高位鉆場掘進(jìn)效率。按照安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化要求，高位鉆場施工方案的優(yōu)化和成功應(yīng)用，為高位鉆場與順煤層施工的平鉆場一體化設(shè)計(jì)施工提供了可靠的解決方案，加快了掘進(jìn)準(zhǔn)備與治災(zāi)進(jìn)度，有力緩解當(dāng)前采煤掘進(jìn)接替緊張的局面。

參考文獻(xiàn)

[1]姜曉東，秦金輝.高位鉆場在李雅莊煤礦的應(yīng)用效果分析[J].中州煤炭，2014（7）：62-64.

[2]郭軍斌，衛(wèi)紅光，盧紅奇，等.高位鉆場在綜采工作面瓦斯治理中的應(yīng)用與分析[J].煤礦現(xiàn)代化， 2013（6）：43-45.

收稿日期：2019-09-10

作者簡介：李景潤（1988—），男，安徽淮北人，本科，工程師，主要從事煤礦掘進(jìn)等方面工作。

Improvement of Construction Technology for High-level Drilling

Research on Improvement of Construction Technology for High Position Drilling Site

LI ?Jingrun

（Huaibei Mining （Group） Co.， Ltd. Tongting Coal Mine， ?Huaibei ?Anhui ?235137）

Abstract：The traditional construction method of coal mine high-level drilling site has the problems of large amount of digging engineering， high labor intensity， and difficult support. Tongting Coal Mine actively explores and optimizes the construction technology of high-level drilling site and improves the efficiency of high-level drilling site construction.

Keywords：High-level drilling field;construction technology;dig