復雜條件下大斷面巷道雙向開口施工工藝

劉瑞軍

（山西煤炭進出口集團左云韓家洼煤業有限公司，山西 大同 037100）

1 概況

山西煤炭進出口集團左云韓家洼煤業有限公司韓家洼煤礦203 運輸順槽位于井田二采區，設計掘進長度919 m，寬度5.0 m，高度4.5 m。巷道北部為韓家洼煤礦開采邊界，東部50 m 處為202 工作面采空區，南部為二采區大巷。

203 運輸順槽從南二采區膠帶大巷開口施工，掘進煤層為22#層。偽頂平均厚0.3 m，巖性為碳質泥巖及粉砂巖；直接頂為砂質泥巖、碳質泥巖，厚1.10 m；基本頂為砂礫巖及粗細砂巖，厚4.20～26.93 m，一般4～6 m，穩定性好。

2 巷道開口施工方案對比分析

為縮短203 運輸順槽開口施工工期，保證巷道安全高效掘進，對巷道施工方案進行分析對比[1-5]。

2.1 施工方案

2.1.1 方案一 先施工運料繞道

1）203 運輸順槽先從采區輔運巷開口施工203運料繞道，運料繞道施工長度為150 m，然后反掘203 運輸順槽機頭硐室段，反掘長度為120 m，機頭硐室段施工到位后再施工輔皮聯巷，最后掘進正巷。

2）施工期間在運料繞道內、采區輔運巷以及3#聯巷各安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機出煤，施工機頭硐室段時安裝一部帶式輸送機。在采區輔運巷安裝2 臺55 kW 局部通風機供風。

2.1.2 方案二 先施工輔皮聯巷（4#聯巷）

1）先從采區輔運巷開口施工4#聯巷形成運料系統，聯巷施工到位后再從輔運巷開口施工203 運料繞道，繞道施工到位后反掘203 運輸順槽機頭硐室段，最后施工正巷。

2）在掘進4#聯巷時，在采區輔運巷、3#聯巷各安裝一部帶式輸送機出煤；當4#聯巷施工到位后，將3#聯巷內帶式輸送機拆裝至4#聯巷內，然后將輔運巷內帶式輸送機機頭安裝至運料繞道開口處，皮帶尾與4#聯巷帶式輸送機搭接聯合出煤。

2.1.3 方案三 雙向開口施工

1）從采區膠帶大巷對4#聯巷開口施工，開口到位后反掘203 運輸順槽機頭硐室段，最后反掘203 運料繞道。

2）巷道掘進期間，在采區皮帶巷進風流中安裝2 臺55 kW 局部通風機，4#聯巷掘進時采用耙巖機與盤區皮帶巷聯合出煤。掘進機頭硐室段時，在巷道內安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機與盤區帶式輸送機搭接聯合出煤。

2.2 施工方案對比分析

1）方案一、二，巷道開口空間大、施工條件相對較好；但巷道施工期間安裝的設備數量多，煤矸運距長，設備管理、勞動作業強度大，通風距離長，通風阻力大。在203 運輸順槽機頭硐室段施工到位后，需二次挑頂施工，增加了巷道支護成本費用，且挑頂施工危險系數高。

2）方案三，實現了大斷面超高巷道一次性成型，避免了二次挑頂施工時頂板破碎、支護成本費用高、支護難度大等難題。同時，施工期間僅需安裝一部帶式輸送機即可，減少了設備安裝數量，通風路線短、風阻小。

通過對比分析，決定對203 運輸順槽開口段采用雙向開口施工工藝。

3 雙向開口施工工序

3.1 前期準備工作

1）先由地測科現場給定203 運輸順槽機頭硐室段開口位置，在盤區皮帶巷上方搭設長度為6.0 m、寬度為5.0 m（皮帶巷寬度）的工作盤。

2）工作盤采用直徑為300 mm 原木搭設而成，采用3 根長為1.8 m 原木以及爪釘施工工作盤腿，盤腿呈交叉十字形，共計6 個，每2 個為一組。盤腿施工后，在每一組盤腿上搭設一根長度為4.5 m圓木形成盤基架。

3）盤基架施工完后，在其上方鋪設原木并采用爪釘進行固定，工作盤搭設高度為1.8 m。工作盤搭設完成后，再沿膠帶輸送機中心線施工漏煤眼，漏煤眼為長×寬=1.5 m×1.0 m。同時，在203 運輸順槽機頭開口側安裝一部礦用隔爆型耙巖機。

3.2 挑頂施工

1）由于203 運輸順槽機頭硐室施工高度為5.0 m，而采區皮帶巷高度為4.0 m，所以需對采區皮帶巷頂板進行挑頂施工，采用松動爆破挑頂施工工藝。

2）挑頂長度及寬度為5.0 m，挑頂高度為1.0 m，共計布置5 排松動爆破鉆孔，鉆孔深度為1.0 m，直徑為30 mm，每排布置5 個，鉆孔間排距為1.0 m，鉆孔與頂板布置仰角為82°。

3）每個爆破孔內填裝一支礦用乳化炸藥及一支毫秒延期電雷管，爆破炮孔數量為5 個，爆破后及時對頂板施工錨桿（索）永久支護。

3.3 分層爆破施工工藝

采區運輸大巷挑頂完成后，從運輸巷開口施工4#聯巷。為了提高巷道施工效率以及降低超高巷道支護難度，決定采用分層爆破施工工藝。

1）4#聯巷沿采區運輸巷挑頂后的頂板進行開口，上分層采用光面爆破施工工藝，施工斷面為寬×高=5.5 m×3.5 m，下分層采用松動爆破施工工藝，施工斷面為寬×高=5.5 m×1.5 m。

2）上分層掘進長度為15 m，全斷面共計布置40個爆破鉆孔。其中掏槽孔8 個，深度為2.0 m，單孔裝藥量為1.2 kg；輔助孔14 個，周邊孔18 個，輔助孔及周邊孔深度為1.8 m，單孔裝藥量為0.9 kg。

3）上分層單茬光面爆破施工后，采用耙巖機進行排矸。當上分層掘進15 m 后，以10°俯角下山掘進，掘進15 m 揭露煤層底板后近水平掘進，15 m 后4#聯巷斷面規格寬×高=5.5 m×3.5 m。如圖1。

圖1 機頭硐室段雙向開口施工平面示意圖（mm）

4）4#聯巷下山掘進到位后，從聯巷15#處向采區運輸巷反掘，對聯巷留底區進行施工，采用松動爆破施工工藝，起底深度為1.5 m，每排布置4 個爆破松動孔，孔深為1.2 m，裝藥量為0.3 kg。爆破后采用耙巖機進行排矸，直至留底區全部爆破完成。

5）4#聯巷施工到位后，將耙巖機拆除并安裝在工作盤對面側，然后對203 運輸順槽機頭硐室進行開口施工，施工工藝與4#聯巷施工工藝相同。

4 應用效果

通過對203 運輸順槽機頭硐室段施工工藝進行對比分析，確定采用雙向開口施工工藝，現場實際應用取得了顯著成效：

1）縮短了施工工期。202 運輸順槽機頭硐室段采用傳統施工工藝時，施工周期為42 d，而203 運輸順槽采用雙開口施工工藝后施工周期為33.5 d，施工周期縮短了8.5 d。

2）減少了設備安裝數量。與傳統施工工藝相比，采用雙向開口施工工藝后機頭硐室段在施工過程中只需安裝一部帶式輸送機，減少了巷道掘進期間設備安裝數量，同時局部通風機安裝在采區運輸巷內，通風距離短、通風阻力小。

3）降低支護成本費用。230 運輸順槽機頭硐室段長度按50 m 計算，采用傳統施工工藝時需對機頭硐室段頂板進行挑頂并重新支護，每米布置6 套錨桿1 根W 型鋼帶和1 根錨索，支護成本費用為0.13萬元，50 m 長度總支護費用為6.5 萬元；每班配備4 人進行挑頂施工，挑頂周期為12 d，人工費用為2.3萬元。而采用雙向開口施工工藝后，避免了硐室段頂板挑頂施工工藝，減少支護、勞動費用9.8 萬元。

4）保證了施工安全。采用傳統施工工藝時需對機頭硐室段頂板進行二次挑頂施工，受爆破震動影響挑頂區頂板圍巖破碎嚴重，在二次挑頂過程中很容易出現頂板垮落事故，而采用分層施工工藝后實現了大斷面巷道一次性成型，避免了巷道二次挑頂，提高巷道施工安全系數。

5 結語

203 運輸順槽機頭硐室段施工斷面大、施工條件復雜，通過對其施工工藝進行合理優化，縮短了大斷面巷道施工周期，降低了支護及勞動成本費用，解決了復雜條件下大斷面巷道施工難度大、效率低等技術難題，取得了顯著應用成效。