大坡度巷道掘進技術的研究及應用

張冠華

（冀中能源股份有限公司 邢東礦，河北 邢臺 054000）

0 引言

隨著國家科技進步及老舊煤礦后期開采方式的改變，許多煤礦需要在原有條件的基礎之上進行技改，通過施工聯巷使原有巷道聯通，起到通風、運輸等作用。而這些需要施工的巷道在礦井初設期間沒有謀劃，原巷道之間可能落差較大，若施工立井周期長，需要技改的困難較多，因此需掘進坡度較大巷道。

同時，為解決“三下”壓煤難題，延長礦井壽命，邢東礦自2021 年全部改為充填開采，而矸石充填所需矸石從井上運輸至采煤工作面要有較長的運輸距離，新掘巷道工程量巨大，因此該礦充分利用原有的-760 回風巷、1100 南部采區集中運料巷和1100 南部采區集中運料配巷等巷道，在這些巷道的基礎上建立運矸充填系統，1100 南部采區矸石倉繞道剖面圖如圖1 所示。

圖1 1100 南部采區矸石倉繞道剖面圖Fig.1 Cross section of gangue bin in 1100southern mining area

1 大坡度上山施工方法

1.1 爆破施工

采用炮掘法施工，爆破材料為8 號煤礦許用毫秒雷管及Ⅱ級煤礦許用乳化炸藥。

（1） 巷道掘進采用正向裝藥結構，即起爆藥卷位于孔口側。

（2） 起爆器采用MFB-200 發直流型。

（3） 雷管選用1、3、5 ms 延期電雷管，最后一段延期時間不超過130 ms，腳線長2.5 m，封孔材料使用水炮泥、黃泥。

（4） 使用乳化炸藥，藥卷直徑32 mm，藥卷重量200 g。

（5） 巖巷采用楔形掏槽，掏槽眼加深200 mm，炮眼深度為2.0 m，爆破深度為1.8 m，周邊眼布置在巷道設計輪廓線內50 mm 周圈上，底眼口距底板50 mm，底眼俯角2°，深度均為1.8 m，爆破深度為1.6 m。

（6） 施工中可根據實際情況，適當調整爆破參數。

1.2 臨時支護

采用前探梁支護方式，前探梁采用可調式鉸接前探梁（圖2），使用槽鋼經開槽、焊接等加工而成。具體操作方法為，操作人員站在完好錨桿支護進行敲幫問頂，用長柄工具處理干凈頂幫的活矸，確保無問題后，人員站在完好錨桿支護下將已聯成一體的金屬網及鋼帶托至預定位置，然后用錨桿機支起托梁將已連接好的金屬網緊貼空頂，按中線調整好鋼帶位置，然后進行打頂施工。上前探梁時，必須有專人監護頂板及巷幫。

圖2 可調式鉸接前探梁示意Fig.2 Indication of adjustable hinge front probe beam

1.3 永久支護

通過選擇合理的支護方式，提高巷道的掘進速度，同時有效控制頂板離層和冒頂現象的發生，達到巷道支護的預期效果[1]。1100 南部采區矸石倉繞道永久支護方式為全斷面錨噴支護，采用φ22 mm×2400 mm 螺紋鋼超強錨桿進行支護，間排距800 mm×800 mm；采用φ21.8 mm×8500 mm19股鋼絞線錨索對頂板加強支護，邁步交叉式布置，間排距1600 mm×1600 mm，支護完成噴射混凝土C20，噴厚100 mm，支護斷面示意如圖3 所示。每循環作業時，只有在確認臨時支護完好的情況下，再由外向里、由中間到兩邊對巷道進行支護，并根據巖性變形適當調整兩幫錨桿滯后4 ～6 排打設。堅持正規循環作業，在上一循環支護完成后，再進行下一循環作業。

圖3 支護斷面示意Fig.3 Support section indication

2 安全措施

（1） 由于巷道坡度較大，為保證支護作業安全，必須在支護前搭設作業平臺[2]。放炮后出渣時，利用耙巖機將掘進工作面矸石攤開扒平形成作業平臺，預留適量矸石，確保工作面平臺形成后高度不大于2.5 m，且后路形成緩沖斜坡便于行走，一方面避免嚴禁過多出渣造成巷道過高、支護困難，另一方面降低施工位置距頂板高度，確保支護作業安全。作業平臺示意如圖4 所示。

圖4 支護作業平臺示意Fig.4 Supporting operation platform

（2） 巷道開口后，在巷幫鋪設麻繩，麻繩直徑不小于20 mm，長度隨巷道延伸逐漸延長，固定于行人幫距底板高度1 m 處，方便工作人員在巷道內行走[3]。

（3） 打眼施工及頂板支護施工前，必須使用網片將迎頭封住，迎頭最少打設2 根不小于1.8 m長的全螺紋錨桿，將網片固定在錨桿上，從頂板往下依次封住，封閉高度不小于1.5 m，保證迎頭掉渣不傷人。

（4） 巷道內刮板輸送機必須安裝擋煤板，并沿擋煤板固定一排接頂網片，防止出渣時渣塊滾落傷人。

（5） 耙巖機司機前方全巷道斷面設置高度不小于500 mm 的擋板，并設置可移動擋板，在耙巖作業時擋在司機前方，保證耙巖時渣塊不會沿巷道滾落[4]。

（6） 在巷道中部位置布置擋矸簾，配合可拆卸擋板防止巷道溜渣傷人，擋矸簾示意如圖5所示。

圖5 防矸石下滑擋矸簾示意Fig.5 The indication of anti-falling gangue curtain

（7） 巷道內管路、線纜、軌道等必須采取相應的防下滑、防拔脫措施。

3 應用效果

邢東礦設計確定在-760 回風巷的基礎上延申作為運矸巷，在1100 南部采區集中運料巷與-760回風巷之間做矸石倉作為矸石存放及轉載點。為溝通-760 回風巷與1100 南部采區集中運輸巷，需掘進1100 南部采區矸倉繞道以供通風，該巷道在1100 南部采區集中運輸巷下端開口，上山掘進，巷道坡度為34°。該巷道掘進方式采用炮掘法施工，MQC-130DC 型風動錨桿機打設頂支護，采用YT-7655B 型風動鑿巖機打設幫支護，出砟使用P-60B 型耙巖機配合40T 刮板輸送機出砟。20 d 完成了掘進70 m 的施工任務，開創了邢東礦大坡度上山掘進的先例。

4 結語

大坡度巷道與平巷相比，在掘進、支護、安全生產等方面存在諸多難點。本文根據所施工的1100 南部采區矸石倉繞道34°超大坡度的具體條件，對相關問題進行了深入的探索與研究，提出了針對掘進、支護及相關安全生產方面的一些方法，在實際生產中取得了顯著成效，為礦井技改、生產系統高效銜接提供了保障。