北柳技改工程井筒快速掘进实践分析

李克辉

(辽源矿业集团西安煤业公司六区,吉林 辽源 136200)

1 概况

西安煤业公司六区为1958年由沈阳煤矿设计院设计，设计生产能力45万t/a，于1960年投产。矿井从投产至今，已经53年，资源储量已经枯竭。北柳区煤田资源储量为6072kt，不具备独立建井条件，但与六区属相同沉积条件煤层，按相对位置关系，通过井下巷道与六区连通，可以与六区联合开拓，因此北柳区可作为六区的接续采区进行开采，既解决了六区接续问题，又解决了北柳区原生煤层的开发，同时能充分利用现有生产系统，减少建设投资。北柳煤田开拓设计采用斜井开拓，利用六区的三个井筒和-200水平车场等井巷系统，在-200水平布置一条机轨合一大巷到达北柳区，该大巷标高为-195m～-185m。同时在北柳区地表布置简易的工业场地，由地表布置一对斜井至-185m标高，其中一条斜井为入风井并担负北柳区井下大件提升兼做安全出口，另一条斜井为专用回风井兼做安全出口。北柳二水平建设三条暗井分别为二段胶带机上山、二段回风上山及二段轨道上山，采区工作面采用片盘布置方式。

2 岩石力学特征

煤层顶板为黑色泥岩标志层，厚度2.70～75.00m，平均厚度35.00m，其厚度由向斜翼部到轴部逐渐增厚，即标志层泥岩厚、则煤层也厚，反之亦然，甚至尖灭。

煤层底板为薄层泥岩、炭质泥岩、凝灰质砂岩以及凝灰岩，厚度不祥。

该区煤层顶、底板力学强度较低，遇水易软化、膨胀及崩解，为稳定性较差顶底板，煤层开采破坏了岩层的力学平衡，当矿山压力超过了岩石的力学强度时，致使岩石产生变形、开裂和移位，易形成冒顶、底鼓等不良工程地质现象。根据辽源煤田北柳勘探区精查地质报告，各类岩石力学强度见表1。

从上表可以看出，不同岩石的力学强度相差很大，即使同一岩性力学强度变异范围也相差很大，以中细粒砂岩为例，抗压强度相差17倍之多。砂岩其力学强度主要决定于胶结物成分和胶结类型。当胶结物为硅质和铁质，胶结程度好的，力学强度就高。当胶结物为泥质，其力学强度就低。岩石受构造作用的破坏，也使岩石的力学强度大大降低。泥岩试验结果，抗压强度5.9～78.2MPa，一般15～50MPa，抗拉强度一般在2.3～3.3MPa。砂质泥岩抗压强度25.5MPa，抗拉强度1.0MPa。粉砂岩抗压强度7.3～46.5MPa，抗压强度1.2MPa。煤层顶底板岩层岩石的试验结果表明，煤层顶板泥岩属于中硬岩类。

表1 煤层顶、底板岩石力学强度测试结果表

3 施工情况

北柳区建设的快慢关系着西安煤业公司六区矿井整体能否正常接续的重大工程，所以能否快速形成首采工作面，保证六区正常接续是北柳区建设的重点为题。而首采工作面建设工期的瓶颈恰恰取决于二水平三条暗井的掘进速度。由于二水平三条暗井所处岩石层层位基本都属于煤层顶板泥岩，岩石硬度相对较低，具备采用综掘条件，为尽快推进北柳区首采工作面形成，我矿采用了由石家庄煤矿机械有限责任公司生产的EBZ-160型综掘机掘进二水平两条暗井，配合锚网喷联合支护，取得了显著的效果，最高单孔月进达到了280m。实现了北柳首采工作面形成比预计工期提前3个月，很好的保证了六区矿井的正常接续。

4 结论分析

通过北柳区二水平两条暗井的综掘实践经验总结，类似于泥岩类的中等硬度岩石均可使用EBZ-160型综掘机掘进，配合使用锚网喷联合支护工艺，即可以提高掘进速度，又能充分保证巷道整体设计轮廓外形及支护强度。