東五北翼千米鉆機繞道過空巷安全技術(shù)措施

姬 輝

（晉能控股集團寺河礦，山西 晉城 048204）

1 工程內(nèi)容

現(xiàn)我隊施工東五北翼千米鉆機繞道掘進過程中從東井區(qū)北回風大巷上方通過,為確保工程安全、規(guī)范、合理進行，特編制本安全技術(shù)措施。

2 現(xiàn)場概況

（1）下層巷道（東井區(qū)北回風大巷）交叉范圍頂板前后5m進行錨索補強支護，排距1m，每排四根均勻布置，錨索采用5.3m錨索。

（2）下層巷道使用25#U 型鋼拱形棚進行補強支護，棚距1000mm，共架棚15架。補強范圍覆蓋交叉巷道兩側(cè)5m。

（3）下層巷道施工的拱形棚配合打單體柱進行加強支護，每排1根，共15排15根。現(xiàn)場受風筒、電纜、瓦斯管路影響，在巷道合適位置補打，且所有單體柱用鋼絲繩捆綁柱頭及聯(lián)鎖保護。

過空巷前，以上現(xiàn)場概況均由開拓二隊施工完畢，并由我隊派專人現(xiàn)場驗收確認。

3 施工技術(shù)要求

（1）按照設計要求，東五北翼千米鉆機繞道3-3區(qū)段自東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里掘進29m到達空巷上方南幫，繼續(xù)向前掘進20m 至北掘開口以里49m機組完全通過空巷上方。東五北翼千米鉆機繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里掘進150m 到達空巷上方北幫，繼續(xù)向前掘進20m至南掘開口以里170m機組完全通過空巷上方。

（2）下層巷道巖柱留設驗算（來自生產(chǎn)技術(shù)管理部技術(shù)設計）：根據(jù)莫爾—庫倫強度理論（直線型包絡線），材料破壞的原因是由于材料體內(nèi)某一截面上的剪應力τ到達一定限度，但同時又和該面上的正應力σ有關。即在極限狀態(tài)下，滑動面上的剪應力達到了隨著法向壓力和材料特性而定的最大值。根據(jù)庫倫定律，材料的抗剪強度由內(nèi)摩擦力和凝聚力組成其應力表達式為：

式中：τf——材料的抗剪強度；

σ——作用在剪切面上的正應力；

σc、σt——材料單向抗壓和抗拉強度極限。

剪應力公式為：

式中：Qs——設備壓力，動載系數(shù)取1.2；

Qg——巖石重力；

s——巖石截面積。

計算條件：

①按簡支橋梁計算，跨度5.3m；

②機組自重62.5t，動載按1.2倍計算；

③巖石厚度6m；

④根據(jù)礦井生產(chǎn)地質(zhì)報告，煤層底板泥巖抗壓強度5.2MPa，抗剪強度2.64MPa，抗拉強度0.58MPa。

計算過程：

按公式（1）計算得巖石材料抗剪強度為τf=2.72MPa，計算結(jié)果比地質(zhì)報告中泥巖抗剪強度2.64MPa大，抗剪強度按照2.64MPa計算。按公式（2）計算得機組過空巷時τ=（62.5×1.2+5.3×6×5×2.6×10）/6×5=140.3(kPa)=0.14(MPa)。計算結(jié)果遠小于泥巖抗剪強度2.64MPa，但由于忽略中間主應力的影響，使得計算結(jié)果偏于安全，井下工程條件復雜，巖石的各種力學性能變化較大，受弱機構(gòu)面、淋水弱化、錨桿錨索錨固對頂板的加強作用等一系列因素影響，巖柱的留設主要以工程經(jīng)驗為主，計算校核為輔助。在施工過程中要做好下層巷道頂板的觀測工作，出現(xiàn)頂板下沉、漿皮掉渣脫落、兩幫鼓出、底板鼓起等異常情況時，要及時停止下方作業(yè)，進行加強支護。所以過空巷前，下層巷道的加強支護施工完畢，確保安全后方可施工。

4 施工作業(yè)方法及工藝

（1）組織方式：采用“三·八”制作業(yè)方式。嚴格按照勞動組織進行分工，班組實行作業(yè)地點現(xiàn)場交接班。

（2）準備工作：過空巷前下層巷道交叉點設警戒位置安裝電話一部到位。

（3）我隊設警戒人員要隨時觀察巷道巖層情況，根據(jù)觀察巖層情況我隊分兩種方案進行施工（根據(jù)現(xiàn)場施工時頂板情況向生產(chǎn)部匯報后由部室決定）。

①方案一：巖層情況完好時我隊繼續(xù)保持原有施工工藝，機組配合錨桿機循環(huán)作業(yè)。CMM2-15 型雙臂錨桿鉆車（錨桿機臨時支護）：正常掘進時循環(huán)進度為6m，最大空頂距為6.5m，最小空頂距為0.5m。

②方案二：巖層情況破碎時使用機組配合機載臨時支護作業(yè)，避免機組多次通過空巷造成下層巷道頂板損壞。掘進時循環(huán)進度為4m，最大空頂距為4.5m，最小空頂距為0.5m。

5 各工序施工質(zhì)量標準

（1）東五北翼千米鉆機繞道3-3 區(qū)段東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里29～49m，東五北翼千米鉆機繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里掘進150～170m 割煤期間（220機組履帶在空巷正上方時），割煤前提前安排專人在空巷交叉點東西兩側(cè)各20m 均置警戒（上方作業(yè)，嚴禁通行）（具體如圖1所示）。

圖1 頂板正常時東井區(qū)北回風大巷設警戒示意圖

（2）現(xiàn)場警戒看護人員割煤前需檢查東井區(qū)北回風大巷空巷區(qū)域的頂幫情況，若頂幫正常，檢查無異常，設置好警戒后通過專用電話通知本隊工作面當班班長或跟班干部，方可組織進行割煤或調(diào)機作業(yè)。

割煤期間若發(fā)現(xiàn)異常（當出現(xiàn)煤炮聲、斷錨索、頂板下沉、漿皮掉渣脫落，兩幫鼓出，底板鼓起等頂?shù)装濉蓭偷炔环€(wěn)定現(xiàn)象）及時通過電話通知我隊工作面停止作業(yè)，上層巷道人員撤出后值班室及時匯報調(diào)度指揮部等相關業(yè)務部室，根據(jù)現(xiàn)場情況另行制定安全技術(shù)措施。同時下層巷道設警戒人員需向值班室請示下層巷道警戒以里至工作面迎頭人員是否撤離，若值班室得到調(diào)度指揮部警戒以里作業(yè)人員需撤離的指令時，通知交叉點處設警戒人員繼續(xù)在此看設警戒不動，另外通知工作面由班長安排三人A、B、C 沿東井區(qū)北回風大巷3#聯(lián)絡巷經(jīng)過空巷交岔點處至工作面迎頭撤離所有作業(yè)人員（開拓二隊人員，沿途的千米鉆機一隊，探放水一隊作業(yè)人員），人員A 首先在東井區(qū)北回風大巷3#聯(lián)絡巷口設置一道警戒，并在此看設警戒，保證所有在此進入東井區(qū)北回風大巷人員嚴禁進入。另外人員B、C沿途至東井區(qū)北回風大巷迎頭繼續(xù)撤離人員，撤離過程中一人走在隊伍前邊，一人走在隊伍后邊，防止人員散落，且將東井區(qū)北回風大巷工作面區(qū)域非本安電器設備停電閉鎖后全部撤至過東井區(qū)北回風大巷4#聯(lián)絡巷全風壓處，人員B并在此設置警戒，人員撤出后人員C 及時匯報調(diào)度指揮部等相關業(yè)務部室。且制定的安全技術(shù)措施審批下發(fā)完成前，下層巷道警戒以外人員嚴禁進入工作面獨頭巷道以里區(qū)域作業(yè)，且下層巷道和東井區(qū)北回風大巷3#、4#聯(lián)絡巷設警戒人員做到現(xiàn)場班班交接（具體如圖2所示）。

圖2 頂板異常時東井區(qū)北回風大巷設警戒示意圖

（3）機組割煤或調(diào)機作業(yè)結(jié)束后，將機組退至空巷上方位置以外并停電閉鎖后，由班長或跟班干部通知警戒看護人員，現(xiàn)場警戒看護人員要對東井區(qū)北回風大巷的巷道頂幫再次進行檢查，確認無異常后方可撤除警戒，恢復正常通行作業(yè)。

（4）過空巷期間，保證巷道成型，嚴禁臥底超挖，且需注意下層巷道施工的錨索，割壞錨索要做好統(tǒng)計并匯報生產(chǎn)技術(shù)管理部。

（5）待我隊掘進至東五北翼千米鉆機繞道3-3 區(qū)段東井區(qū)北膠帶巷20#橫川北掘開口以里49m以北，東五北翼千米鉆機繞道1-1 區(qū)段自南掘開口以里170m以南時，下方空巷方可不設警戒，恢復正常通行。同時必須在上、下層巷道明確過空巷位置并掛牌（空巷位置、快速通過）提醒。

6 施工所需設備及參數(shù)

EBZ220 掘進機主要技術(shù)特征為：機重62.5t、供電電壓為1140kV、龍門高度為400mm、截割范圍為：寬6.86m、高5.1m，噴霧方式為：內(nèi)外噴霧。

7 各工序施工操作要求

（1）所有工作人員必須持證上崗。

（2）進入施工地點時，必須由班長檢查頂板、煤幫、底板情況，在安全地點進行敲幫問頂，找掉浮煤浮矸，在保證退路暢通的情況下方可作業(yè)。

（3）施工過程中，施工人員密切關注施工區(qū)域20m范圍內(nèi)的頂板、煤幫、底板情況，當工作面頂板出現(xiàn)掉渣、煤炮聲等頂板不穩(wěn)定現(xiàn)象時，要立即停止作業(yè)，撤出人員，待頂板穩(wěn)定后，確保安全后方可進入繼續(xù)作業(yè)。

（4）作業(yè)期間，作業(yè)人員必須隨身攜帶便攜式瓦檢儀，且便攜式瓦檢儀靈敏完好、有效可靠。嚴格檢查瓦斯，準備足夠負壓管路，出現(xiàn)割斷鉆孔及時接抽，一旦瓦斯?jié)舛冗_到0.5%或者CO 濃度達到24ppm 時，跟班干部和班長必須立即停止作業(yè)，切斷電源，帶領人員撤離至全風壓巷道，并向礦調(diào)度指揮部匯報，待處理完畢后方可作業(yè)。

（5）空巷上方作業(yè)時，必須放慢割煤速度，保護下方巖層穩(wěn)定性。

（6）過空巷前5m，必須確認下層巷道架棚、錨索、單體柱支護到位。下層巷道施工的加固措施動態(tài)達標均由開拓二隊維護，我隊負責警戒設置到位。

（7）過空巷期間要嚴格控制機組、錨桿機碾壓空巷上方次數(shù)，嚴禁機組、錨桿機不作業(yè)時停在空巷上方。

（8）交叉點保護措施嚴禁隨意私自拆除，拆除前必須經(jīng)過相關業(yè)務部室同意并提前通知我隊。

8 安全風險辨識評估情況及采取的相應安全技術(shù)措施

8.1 安全風險的分級管控

為了確保東五北翼千米鉆機繞道過空巷安全順利的掘進，由總工程師牽頭，通風管理部、安全管理部、生產(chǎn)技術(shù)管理部、地測管理部、抽放管理部、機電管理部、調(diào)度指揮部、綜掘準備二隊、開拓二隊參加，組織了關于東五北翼千米鉆機繞道過空巷安全風險的專項辨識，共辨識出安全風險8項，其中重大安全風險0項，較大安全風險1項，一般安全風險7項，低風險0項，并針對各項安全風險制定了管控措施。風險評估管控情況如表1所示。

表1 風險評估管控表

8.2 事故隱患排查治理

嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機繞道掘進工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

9 災害預防及避災路線

（1）災害應急措施：嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機繞道掘進工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

（2）自救方式與搶救方法：嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》、《東五北翼千米鉆機繞道掘進工作面作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

（3）避災路線：發(fā)生瓦斯、煤塵、頂板、水災、火災、煤與瓦斯突出事故時的避災路線：

①發(fā)生瓦斯、煤塵、火災事故時的避災路線：當作業(yè)地點發(fā)生瓦斯、煤塵、火災事故時，遵循沿新鮮風流撤退的原則。所有作業(yè)人員必須迅速戴好自救器：由施工地點→東井區(qū)北輔運巷（17#橫川避難硐室）→東井區(qū)西輔助運輸大巷（東井區(qū)西膠帶輸送機大巷）→東五盤區(qū)輔助運輸巷（東五盤區(qū)輔助運輸巷2000m 處永久避難硐室）→東五盤區(qū)輔助運輸巷(東井區(qū)西膠帶輸送機大巷)→主、副斜井→地面。

②發(fā)生煤與瓦斯突出事故時的避災路線：當作業(yè)地點發(fā)生突出事故時，遵循沿新鮮風流撤退的原則。所有作業(yè)人員必須迅速戴好自救器：由施工地點→東井區(qū)北輔運巷（17#橫川避難硐室）→東井區(qū)西輔助運輸大巷（東井區(qū)西膠帶輸送機大巷）→東五盤區(qū)輔助運輸巷（東五盤區(qū)輔助運輸巷2000m處永久避難硐室）→東五盤區(qū)輔助運輸巷(東井區(qū)西膠帶輸送機大巷)→主、副斜井→地面。

10 結(jié)語

東五北翼千米鉆機繞道過空巷安全技術(shù)措施切實可行，共辨識出安全風險8項，其中重大安全風險0項，較大安全風險1項，一般安全風險7項，低風險0項，并針對各項安全風險制定了管控措施，保證了煤礦的生產(chǎn)安全。