村庄下巷道布置及炮掘对地面建筑物的安全影响分析

王 亮

（山西长治经坊庄子河煤业有限公司，山西 长治 047100）

目前，我国煤炭产量居世界首位，煤炭支撑着我国国民经济的发展，具有不可代替的重要地位，煤矿的安全高效开采是保证我国经济快速发展的重要基础[1-2]。目前，国家大力扶持生产矿井大型化、集约化，便于煤矿安全高效开采[3-4]。为响应国家政策号召，庄子河矿井进行资源整合，整合后，庄子河矿井批准开采3#、15#煤层，其中3#煤层局部赋存，15#煤层全井田赋存可采。该矿井的初步设计已通过山西省煤炭工业厅（晋煤办基发〔2011〕294号）文件批复，矿井目前处于基建阶段，正在掘进辅运大巷、胶带大巷和回风大巷，均沿15#煤层顶板掘进。根据初步设计，为了满足采掘活动，井下开拓巷道（辅运大巷、胶带大巷和回风大巷）局部要布置在村庄下，这在矿井设计开采中属于正规设计，且批复中（晋煤办基发〔2011〕294号）已同意该矿初步设计中的开采水平划分、采区划分及开采顺序、开拓巷道布置。

1 工程概况

庄 子 河 矿 井15#煤 层 埋 深100～150 m，15#煤层直接顶为7 m厚的石灰岩，抗压强度为106.05～236.3 MPa，平均为157.51 MPa；弹性模量为16.85～112.2 GPa，平均为46.55 GPa；抗拉强度为2.43～4.13 MPa，平均为3.12 MPa；内摩擦角为53.00°，内聚力为0.94 MPa。

2 村庄下巷道布置的安全影响分析

为了满足采掘活动，庄子河矿井开拓巷道局部布置在村庄下，在矿井设计开采中属于正规设计。综合巷道顶板岩性、支护方式、留设煤柱宽度等因素分析认为，庄子河矿井开拓大巷村庄下布置对地面建筑物没有影响，村庄下巷道布置的安全影响分析如下：

（1）巷道掘进时，对巷道进行支护，防止巷道顶板垮落，控制岩层变形。巷道支护后，煤层顶板有基岩层，而且埋深一般大于80 m后，巷道变形累计到地表后，地表基本无变形。庄子河矿井最浅埋深100 m左右，煤层上覆岩层为沉积基岩层，而且巷道掘进后又采取支护措施，因此巷道掘进不会引起地表岩层变形。

（2）巷道顶板越坚硬，顶板变形量越小，对地面建筑物影响越小[5]。庄子河15#煤层直接顶为7 m厚石灰岩，平均抗压强度为157.51 MPa，属于坚硬岩层。根据矿井掘进揭露采空区可知，15#煤层过去采用房柱式采煤，煤柱间距为25 m左右，开采十几年后，煤层顶板依然完整，至今没有垮落，底板鼓起，部分已接顶。可见，目前掘进大巷宽度在4～6 m左右，巷道顶板属于坚硬岩石，而且掘进后又采用锚杆+锚索+金属网+喷浆支护，大巷与大巷之间留设25 m煤柱。因此，庄子河矿井目前大巷过村庄，对建筑物没有影响。

3 炮掘对地面建筑物的安全影响分析

庄子河矿井开拓巷道需采用炮掘工艺，采用保护对象所在地安全允许质点振速作为依据，进行炮掘对地面建筑物的安全影响分析。

根据《爆破安全规程》（GB 6722-2014），爆破振动安全允许距离按以下式计算：

R=（K/v）1/a·Q1/3（1）

式中：R表示爆破振动安全允许距离，m；Q表示炸药量，延时爆破为最大单段药量，kg；v表示保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s；K、a表示与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据表1选取。

表1 爆破相关系数和衰减指数选取表

《爆破安全规程》（GB 6722-2014）对民用建筑物允许的震速为2.0～2.5 cm/s。庄子河矿井井巷爆破最大装药量30 kg，爆破振动安全允许距离选取100 m，爆破范围内岩体性质整体属中硬岩层，系数K取250，衰减指数a取1.5，计算得出质点震动速度为V=1.37 cm/s，远小于2.0～2.5 cm/s。

为确保对村民房屋不造成影响，庄子河矿井井下爆破作业严格控制装药量在30 kg以下，详见表2。

表2 庄子河矿井井下爆破作业装药量

续表：

4 结论

庄子河矿井开拓巷道局部布置在村庄下，综合巷道顶板岩性、支护方式、留设煤柱宽度等因素分析认为，庄子河矿井开拓大巷村庄下布置对地面建筑物没有影响。同时，理论计算结果显示开拓大巷炮掘在保护对象所在地产生的质点震速为1.37 cm/s，远小于民用建筑物允许的震速2.0～2.5 cm/s。综上表明，庄子河矿井村庄下巷道布置及炮掘对地面建筑物不造成威胁。