倾斜岩巷爆破掘进方案对比及施工安全措施

2020-04-07王波

山东煤炭科技 2020年3期

关键词：拱形喷浆半圆

王波

（煤炭工业晋城矿区建设工程质量监督站，山西晋城 048006）

1 概况

凤凰山矿在历经近50年的开采后，煤炭资源逐步枯竭，需要对十五号煤三盘区开始规划布局。该盘区是十五号煤的最后一个盘区，经过矿反复研究论证后决定一五三盘区的开拓延伸从北二风井施工斜巷开拓准备系统。

一五三盘区回风斜巷由一五三盘区回风联络巷开口，以30°坡上山掘进，斜长为123.602m，如图1所示。

2 施工方案对比分析

2.1 掘进方案对比

（1）采用下山爆破掘进施工方案

下山掘进施工时，从北二风井下平段开口，按照设计坡度及方位向下爆破掘进，通过矿车运输煤矸，从联络横川至北大巷再到北矸井进行翻矸作业。此方案施工优点是能有效避免矸石滚落及掌面掉矸伤人，运送物料时相对较安全，瓦斯及有毒有害气体不易在工作面聚集等；缺点是施工进度慢，矸石运输能力严重不足，效率低，工作面打钻积水全部聚集在掌面，对施工造成较大影响。

（2）采用上山爆破掘进施工方案

上山掘进时，从一五三盘区回风联络巷开口，按照设计坡度及方位向上爆破掘进，通过一五三盘区回风联络巷内皮带将煤矸运走。此方案施工优点有上山掘进施工效率高、巷道成形好，煤矸运输高效及工作面无积水等；缺点有矸石滚落及掌面掉矸伤人危险、运送物料困难及瓦斯等有毒有害气体在掌面聚集等。

（3）掘进工艺确定

通过对比上下山掘进工艺的优缺点，结合矿井采掘衔接接替情况，确定采用上山爆破掘进方案。

2.2 巷道施工断面及支护方式对比

根据盘区用风等生产安全需求，巷道净断面积不低于9m2，拟在以下两种方案中进行选择。

（1）采用矩形断面、锚杆支护方式

采用矩形断面，净宽4m，净高2.4m，净断面积9.6m2，支护方式采用锚杆支护。此方案优点是施工进度快、支护成本低等；缺点是巷道成形差、长时间风化后掉矸伤人及巷道承压较低等。

（2）采用半圆拱形断面、锚网喷支护方式

采用半圆拱形断面，锚、网、喷联合支护。断面净宽4.0m，净高3.0m，其中墙高1m，拱高2m，喷体厚度100mm，净断面面积10.28m2，支护方式为锚杆、金属网、喷射混凝土。此方案优点是巷道成形好、支护强度高、防止巷道风化掉矸伤人及巷道承压强度高等；缺点是巷道施工断面大、支护成本高及用料困难等。

（3）巷道施工断面及支护工艺确定

经过两种方案的对比，考虑支护安全及服务年限较长等因素，选择半圆拱形断面及锚网喷支护工艺。

2.3 施工方案确定

通过对比掘进工艺、断面形状及支护工艺各自优缺点，综合考虑巷道用途、服务年限及安全施工等多方面因素，一五三盘区回风斜巷最终采用上山爆破掘进工艺，半圆拱形断面锚网喷联合支护。如图2、图3所示。

3 施工安全管控措施

（1）巷道施工过程中在巷道南帮帮部距底板1.2～1.5m处，每2m打注一根0.7m长锚杆，在锚杆上缠绕麻绳，人员在上下坡时顺麻绳上下，确保安全。

（2）运送设备材料时，加工专用工具箱，利用耙岩机牵引工具箱往上运料，运料时人员站在躲避硐内与斜巷坡底耙岩机司机通过声光信号联系将物料运送至指定地点。

（3）巷道掘进至开口以里60m（即9#煤煤层处）时，在巷道南帮炮掘喷浆硐室一个。硐室沿9#煤煤层顶板掘进，采用矩形断面锚网喷联合支护，并打注锚索进行补强支护。在喷浆硐室内安装喷浆机一台，从一五三盘区回风斜巷底喷浆机往喷浆硐室内送料，再用硐室内喷浆机对60m以上巷道进行喷射混凝土，完成接力喷射混凝土支护。

图2 一五三盘区回风斜巷施工断面图

图3 一五三盘区回风斜巷支护示意图

（4）巷道掘进至开口以里70m时在巷道南帮炮掘绞车硐一个，采用半圆拱形断面锚网喷联合支护。在绞车硐内安装绞车两部，将巷道70m以上的矸石通过绞车牵引耙斗耙至绞车硐以下，再利用斜巷坡底的耙岩机将巷道70m以下的矸石耙至盘区皮带上运走，完成接力出矸。

（5）巷道掘进至开口以里60m时经过9#煤层，采用半圆拱形断面。在9#煤层影响区域内巷道拱部每2m打注一排单体锚索进行加强支护，同时将喷射混凝土支护及时跟进掌面，即每施工一排及时喷混凝土封闭，确保安全顺利通过此区域。

（6）巷道掘进至开口以里100m时通过北大巷，在掘进至距北大巷风桥20m时进行警戒设置。在警戒设置时指派专人为安全负责人，并且工作面火药装好后通过电话联系安全负责人，安全负责人接到指令后进行警戒设置及检查。在北大巷风桥警戒区域前后拉警戒带进行警戒，防止人车和运煤矿车经过时误闯入警戒区域，待爆破结束后电话联系安全负责人进行警戒撤离。

（7）为防止矸石滚落伤人，在每个在用硐室口支设铁道，在铁道上捆绑架板将硐室与巷道出矸路线隔离开，在斜巷坡底耙岩机前方用道木等材料构筑一道屏障，耙岩机漏矸槽上安装防护网，控制矸石滚落伤人。