大倾角长距离岩巷快速施工技术

李 宁

（西山煤电集团公司 镇城底矿，山西 古交 030203）

镇城底矿是山西焦煤西山煤电古交矿区五对矿井之一，实行二级管理模式，井田位于西山煤田的西北边缘，地质构造复杂，断裂构造发育。为解决该矿南一下组采区配风紧张、风量富裕系数无法达到公司要求的问题，需对南一下组采区通风系统进行调整。通过在28117轨道巷掌子面至东总回风巷之间施工一条南一下组采区回风下山联络巷，由东回风井承担南一下组采区下山区域的回风任务，西回风井承担南一下组上山区域的回风任务，以提高南一下组采区风量富裕系数，增加矿井通风系统的可靠性。

1 确定施工方案

1.1 施工方案1

开口位置位于28117轨道巷掌子面，27°7′6″上山施工，施工水平距离83.5m，预计高差为47.6m，施工工程量为98.6m.施工方案1示意图见图1.

2 施工方案2

开口位置位于820轨道大巷与东翼总回风巷联络巷内，18°下山施工，施工水平距离为175m，预计高差48.6m，施工工程量为185m.施工方案2示意图见图2.

1.3 方案对比

1）方案1需做准备工作如下：

a）对28117轨道巷的综掘机进行拆除，并安装调试好耙斗装岩机。

图1 施工方案1示意图

图2 施工方案2示意图

b）将820水平联络巷内风门进行重新布置，保证贯通位置畅通无杂物。

c）28117轨道巷需铺设轨道或采用无轨胶轮车进行辅助运输。

2）方案2需做准备工作如下：

a）将820水平联络巷内风门进行重新布置，保证施工开口位置畅通无杂物。

b）安装调试好耙斗装岩机。

c）每班需派人到暗斜井提放材料，空重车，保证材料及渣子的外排。

1.4 方案选择

综合考虑，以上两方案的工程量及施工难度，研究决定采用方案1，其有以下优点：

1）28117轨道巷内胶带输送机可用于矸石的转运，施工材料采用无轨胶轮车运输，提高运送效率。

2）工程量较小，可以明显缩短施工工期，且工作面没有积水。

3）工作面打眼作业与后方出渣平行作业安全系数高，提高了工作面的有效作业时间。

2 施工方案

南一下组采区回风下山联络巷从28117轨道巷掌子面C#点开始施工，方位角30°30′13″，按27°7′6″上山掘进施工76.6m进入与820皮带大巷的立交区域，位于820皮带大巷下部，立交长度4.5m，顶板距820皮带大巷底板最小间距为5.2m；施工98.6m与820上组回风巷贯通。

在施工作业初始阶段，耙斗装岩机固定在距28117轨道巷1190m处，因施工巷道与28117轨道巷有17°水平夹角，在施工20m后，在起坡点处铺设10°的上山轨道15m，用于固定耙斗装岩机，使耙斗装岩机机身与所施工巷道一致，提高装岩效率，同时也为激光指向仪的安设提供条件。依据现场条件预计施工30～40m后，将耙斗装岩机移至坡上，经现场实践及制定与实施安全技术措施，实现了安全高效的掘进施工。

1）27°斜坡段耙斗装岩机的移置与固定方法。

a）耙斗装岩机的移置采用SDJ-20型双速绞车，绳径24.5mm，使用承载能力为10t反滑轮反拉至预移位置的方式（经验算符合安全系数要求）。

b）使用专门打注的帮锚杆配合钢丝绳固定反滑轮，具体规定如下：

在工作面退后1.0m的两帮各打注2根帮锚杆，2根锚杆上下间距200mm，下方锚杆距底板1.0m，保证锚杆外露150mm，顶开力矩螺帽，垫片向外露出30～50mm的锚杆丝扣。同时打注用于固定耙斗装岩机的地锚杆，布置方式同固定反滑轮的锚杆布置及打注方式相同，下方帮锚杆距底板150～200mm的位置。共打注2组固定耙斗装岩机用锚杆，共计8根，两组间距2m.

c）将d21.5mm的新钢丝绳绕过锚杆托盘内的杆体与自身重叠，且两绳头也重叠在一起用4道25#的绳卡卡紧，钢丝绳套必须小于锚杆托盘，以防拉脱。每组锚杆上各套2道钢丝绳，共计每帮锚杆上共计4个绳套，绳卡16道。

d）将一个承载能力为10t的滑轮钩头挂在卡紧的钢丝绳上，并上好保险，防止滑轮脱落，将SDJ-20型双速绞车钢丝绳绕过反滑轮将钩头用d24.5mm的新钢丝绳用3道28#的绳卡固定在耙斗装岩机机身的前端，使用同样的方法将绞车保险绳固定在耙斗装岩机机身的后端。绞车保险绳必须按照耙斗装岩机尺寸专门制作，保证绳长富裕量不得超过1.0m，保险绳与主绳的绳径相同均为d24.5mm，连接采用5道28#绳卡固定。

e）卸开固定耙斗装岩机的4个卡轨器，人员进入就近的躲避硐室，进行试拉，慢慢试拉两次，确认无误后，再卸开原固定耙斗装岩机的地锚钢丝绳和吊挂尾槽的钢丝绳，慢慢开动绞车，使用慢速档将耙斗装岩机拉至预移位置。

f）耙斗装岩机移到位停稳后，人员才准上去，用d18.5mm的新钢丝绳绕过耙斗装岩机底盘与地锚杆托盘，用3道20#的绳卡卡牢，共固定4道钢丝绳，将耙斗装岩机的4道卡轨器与轨道卡紧，装好耙斗装岩机支撑腿，上好挡绳栏、防护网及挡碴板，方可进行其他施工作业。

g）耙斗装岩机尾槽吊挂方法：

在耙斗装岩机尾槽固定位置正上方偏工作面侧300～500mm位置居中打注1根锚杆，锚杆外露150 mm，丝扣露出螺帽30～50mm，使用d18.5mm的新钢丝绳穿过耙斗装岩机尾槽2圈，用3道20#的绳卡卡牢，保证钢丝绳套小于锚杆托盘，以防拉脱。

2）耙斗装岩机移置斜坡段后，因尾槽角度大，出渣作业时采取以下方法，预防耙斗掉落。

a）加工制作专用尾槽，增加尾槽高度至1000 mm，两侧护帮板也相应加高。

b）设置防护栏：在耙斗装岩机尾槽段左右两侧护板位置的顶板沿护板方向均匀布置3对锚杆，锚杆外露150mm带托盘，杆体丝扣露出螺帽30～50mm，使用d18.5mm的新钢丝绳穿过耙斗装岩机尾槽底部，将钢丝绳两端用3道20#的绳卡卡牢固定在对应的1对锚杆托盘内侧的杆体上，保证绳套小于锚杆托盘，以防受力拉脱。

3）耙斗装岩机移至斜坡后，需增设1部40t刮板输送机转运矸石，刮板输送机机头、溜槽及机尾的固定方法。

a）刮板输送机机头机尾的固定采用打注地锚杆，使用d18.5mm的新钢丝绳配合20#绳卡固定，具体固定方式见耙斗装岩机固定方式。

b）为防止刮板输送机运送矸石滚落伤人，在刮板输送机溜槽两侧加设护板，护板采用松木板制作，尺寸为：长×宽×厚=2500mm×500mm×50mm，固定方式采用从机尾第一节溜槽开始距木板端头250mm的位置打注1根，外露500mm，之后每隔2m打注1根1.2m长的螺纹钢地锚杆固定，溜槽两侧对称布置锚杆，使用8#铁丝将木板牢固捆绑在锚杆上。

c）为防止刮板输送机溜槽受力拱起，从机尾开始打注第一对锚杆，每隔5m打注1对2.2m长的螺纹钢锚杆，溜槽两侧对称布置，锚杆外露150mm，带托盘，杆体露出螺帽外30～50mm，使用d18.5mm的新钢丝绳将溜槽与锚杆固定，使用20#绳卡连接牢固，并保证绳套小于托盘，以防意外拉脱。

4）按照常规炮眼布置方法，工作面爆破后端头会出现伞檐，浮岩活矸极易冒落伤人，采用如下炮眼布置，有效解决了伞岩危害。

5）采用以下方法有效解决了大石块易飞落伤人、工作面扒渣、倒渣困难问题。

a）控制循环进尺为1.6m，严格按照炮眼布置图布置炮眼，保证周边眼眼距不大于300mm，辅助眼眼距不大于400mm.正向装药，提高炮眼封泥的填装质量，全断面分3次装药，分3次爆破，保证爆破效果，提高岩石破碎率。

b）加工高度为1m的耙斗装岩机挡渣板并固定牢固，挡渣板前5m范围内不准存渣子，用以缓冲滑落的矸石，并在耙斗装岩机司机操作侧的挡渣板后方设置宽度≥0.7m，高度≥1.8m呈垂直状的防护网，确保耙斗装岩机司机的安全。

c）严格控制耙斗装岩机主副滚筒的出绳速度，控制矸石滑落速度，保证下方司机安全。

6）巷道角度大，工作面风筒吊挂困难和炮烟排除困难的解决办法。

使用d6mm细钢丝绳配合8#钢丝绳卡固定风筒：工作面所使用的风筒由d800mm改为d500mm，固定间距由原来的10m改为5m，并根据现场情况，随时进行加固，以防止巷道倾角大，因风筒自重导致风筒滑落，影响工作面通风。每节风筒对接点都按照标准加固，双反包边处理，并采用扁铁圈防止炮崩损坏。每节风筒每个吊挂点均采用双尼龙扎带固定，钢丝绳固定点处安装1个d8mm钢丝绳绳卡，防止固定扎带下滑。为防止风筒受损，施工期间，工作面前两节风筒均使用防炮崩风筒，并加接直径500mm伸缩风筒，提高工作面炮烟的排除效率，保证工作面施工期间的通风要求。

7）工作面喷浆作业，喷浆机位于28117轨道巷的平巷段，因现场条件限制，在巷道贯通前，最远喷浆距离斜坡段达到97m，垂直高度达到46m，喷浆料管的延接长度达到105m，风压、水压的调节及堵管的处理方法：

a）巷道施工超过25m后及时延接语音声光信号系统，保证信号器灵敏可靠，方便上下联系。

b）合理吊挂喷浆料管，保证管路顺畅，同时提高制作喷浆料管接头的质量，以防由于喷浆高度的增大导致压力叠加，造成接头损坏，发生事故。

c）加强喷浆机的检修，保证状况良好，同时加强喷浆料中粗骨料的粒径控制，严格控制速凝剂的掺量，防止堵管。

d）加强风压、水压的监测，并严格执行喷浆机的操作流程，保证正常施工需要。

8）经计算及作业现场实测可得，在保证27°上山巷道端头铅垂的前提下依据作业规程要求，工作面爆破后，喷射30mm厚度混凝土作为临时支护，靠近工作面700mm范围内的顶部锚杆在下一次爆破后，临时支护到位的情况下再补打，否则顶板支护锚杆与顶板或岩石层理面的夹角达不到施工作业规程规定的75°及以上，但锚索支护必须紧跟工作面，不得滞后。

9）工作面退后3m的范围内在倒渣时预留一定厚度的渣子，保证底板平整，解决风动凿岩机气腿在斜坡段抓地不牢，造成推力不够的问题，提高打眼效率。

10）巷道施工至拐点前76.6m后进入与820皮带大巷的立交区域，立交长度4.5m；同时巷道施工进入最后20的贯通施工阶段，施工执行如下安全技术措施：

a）立交区域锚索布置更改为每排2根d17.8 mm×4500mm钢绞线锚索，间距1.5m以巷道中心线对称布置，排距1.6m.

b）缩小循环进尺为0.8m，降低一次爆破的炸药使用量，减少对围岩扰动。

c）每次爆破作业在820皮带大巷内立交区域两侧75m处及贯通点两侧75m处设置人、绳、牌并举的爆破警戒，并安排专人负责联络。

d）贯通距离剩20m时，必须提前对820上组回风巷贯通范围前后5m范围内的巷道进行加固支护即补打锚杆锚索，保证贯通处的巷道成型。

3 经验与不足

1）该施工实践解决了以下问题：

a）大角度岩巷上山掘进施工中，耙斗装岩机在斜坡段的移置与固定以及装岩作业的危险源控制问题。b）刮板输送机的机头、机尾和溜槽在大角度巷道的固定以及使用过程中的危险源控制问题。c）远距离、大角度上山喷浆作业的现场管理及技术保障问题。d）大角度上山施工工作面顶板控制问题。e）大角度上山巷道施工中的通风问题，预防瓦斯及其它有害气体超限。f）第一次采用无轨胶轮车作为锚喷巷道施工的辅助运输，提高了作业效率，积累了实践经验。

2）该施工实践存在的不足。

a）使用刮板输送机转运矸石，对于刮板、链条及U型环的消耗加大。

b）在开口施工穿越E132陷落柱时，因顶板破碎、冒落导致局部顶板超挖现象明显。