大坡度巷道施工优化设计的应用

薛广义+张存明

摘 要：微山湖矿业集团崔庄煤矿一水平运输大巷机尾联络巷布置方案设计为同类型大坡度倾斜巷道施工提供丰富的实践经验。

关键词：大坡度；倾斜巷道；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.109

微山湖矿业集团崔庄煤矿位于滕南煤田南部，属国有地方煤矿。矿井设计生产能力60万t/a，2005年核定生产能力120万t/a，中央并列式通风，矿井前期开采二迭系山西组3煤，其中3上煤平均厚4.09m，3下煤均厚3.51m。

1 概况

一水平运输机尾联络巷掘进目的是为了满足一水平运输大巷运输和巷道通风、行人的要求。一水平运输机尾联络巷在3下煤层底板中，3下煤层厚度约为4.50m，煤层倾向NW；沿一水平运输机尾联络巷煤层倾角在1°左右。3下煤直接顶为泥岩约1.97m，较少有伪顶；向上为3中煤约1.1m；直接底以泥岩为主约9.38m。层间距平均厚4.26m，該煤层属结构简单、较稳定煤层。按设计坡度33°上山掘进。现迎头位于3下煤底板岩层中，由底板岩层进入3下煤与四采区轨道下山贯通。巷道断面形状为半圆拱形，巷道断面尺寸为净宽×净高=3000×3000mm，墙高1.5m，S荒=9.14m2， S净=8.03m2；

2 施工方案

2.1 方案布置

方案1.一水平运输机尾联络巷从四采区轨道下山开口，按坡度33°下山掘进，之后与一水平运输大巷贯通。

方案2. 一水平运输机尾联络巷从一水平运输大巷开口，按坡度33°上山掘进，之后与四采区轨道下山贯通。

2.2 方案选择

方案1优点是车场运料方便。缺点是巷道下山掘进，巷道坡度大，出渣困难，迎头容易有积水，增加施工难度。

方案2优点是巷道上山掘进，巷道出渣方便，迎头的积水容易流出，施工进度快。缺点是运料距离长。

根据对比，为方便巷道出渣和施工进度，决定采用方案2设计。

3 施工方法

（1）方位为233°，按设计坡度33°上山掘进。巷道开口位置位于3下煤底板岩层中，由底板岩层进入3下煤与四采区轨道下山贯通。

（2）开口时采取放小炮的方法掘进，沿开口方向按3‰流水坡度掘2m，在按33°上山掘进6m；

（3）出完渣，按标准铺设好轨道，挪移耙装机到联络巷下口并安装稳固好。

（4）巷道分两次施工法掘进，第一次掘进巷道降低高度，断面规格调整为净宽×净高=3000×2400mm，墙高为900mm，半圆拱形，第一次施工巷道掘进到位后，第二次施工巷道集中起底，每次起底长度为2000mm，垂直巷道底板起底净深度为700mm。

4 支护设计

（1）永久支护：由地质资料分析可知，一水平运输机尾联络巷3下煤层的平均厚度4.50m，巷道布置在3下煤层及底部岩石中，沿30°上山掘进。3下煤层较少有伪顶，直接顶为泥岩约1.97m，层间距平均厚4.26m，较稳定。

锚杆支护的作用主要有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。这里主要以悬吊理论计算。悬吊作用是指锚杆把将要冒落的松软弱岩层或危岩悬吊于上部坚固稳定的岩体上，由锚杆来承担危岩或松软弱岩层的重量。

锚杆的作用主要表现为：一是阻止锚固区内的岩层扩容、离层及滑动，从而提高岩层的水平承载能力，在破坏区范围内形成次生承载层，它可以阻止上部岩层的进一步扩容和离层；二是次生承载层形成后，使上部岩层应力分布趋于均匀和下移，有利于巷道稳定。

根据地质资料可知一水平运输机尾联络巷3下煤层直接顶为泥岩，且煤层结构简单，属较稳定的煤层，故锚杆可以把将要冒落的松软弱岩层或危岩悬吊于上部坚固稳定的岩体上，能很好的起到悬吊作用。

因此，巷道支护应采用锚网、喷浆联合支护方式。

（2）特殊支护：如顶板破碎，冒落部位必须先进行喷浆封闭围岩，但不得用压风水冲洗冒落部岩石，然后打上锚杆，复喷二次打锚杆、挂网，最后喷浆；如折帮严重，应在折帮的部位补打锚杆，然后进行喷浆（不燃性材料）充填，最后打锚杆、挂网、喷浆。

过地质构造（断层落差大）、冒顶片帮严重或有其他特殊情况时，应套支25#可伸缩性拱形U型钢棚进行补强支护：架设钢棚时将前探梁前移至工作面固定牢固，前探梁上穿需要架设的钢棚梁，调整好中腰线，并背实顶板，然后挖钢棚腿窝。前探梁上必须焊接金属挡块，防止钢架梁下滑。棚距600㎜，柱窝深360㎜；顶部用五根圆钢与顶板腰实，圆钢之间的间距800㎜，其中一个在拱顶，其他圆钢间隔均匀分布，所架钢棚必须与巷道中心线垂直，以保证钢棚支护有力； U型钢棚搭接处严禁使用单卡缆，卡缆扭紧力矩不得小于150N·M，扭斜不大于80 mm，复喷成巷时，喷体超U型钢棚外口50 mm。

5 安全技术措施

上山掘进要设溜矸（煤）道与人行道并分开，防止矸（煤）滑落伤人，并按以下要求安装：在巷道右侧底板上每间隔0.5m安设长为0.5m的工字钢作为脚踏步，工字钢内槽面朝上，工字钢两端使用长为0.6m的锚杆固定，锚杆（螺帽外）外露长度为10-40mm，人行道一侧不允许有浮矸，每班要清理彻底，施工人员前往迎头施工时必须走人行道。同时在人行道一侧帮上每间隔2.0m安装0.6m长的锚杆，在锚杆上固定绳径不低于20mm的粗麻绳，麻绳每间隔1m打一绳结，可供人员抓住绳子上下行走。

6 结束语

大坡度倾斜巷道掘进施工与平巷掘进施工相比，在掘进、支护和运输等方面均有所不同。针对大坡度倾斜巷道掘进、支护和运输技术与方法，取得了非常显著的效果，保证了安全生产和生产系统的正常衔接。崔庄煤矿一水平运输大巷机尾联络巷布置方案设计为同类型大坡度倾斜巷道施工提供丰富的实践经验。

参考文献：

[1]煤矿安全规程[S].

[2]煤矿安全技术操作规程[S].

[3]采矿工程设计手册[S].