大坡度巷道掘进技术的研究及应用

张冠华

（冀中能源股份有限公司 邢东矿，河北 邢台 054000）

0 引言

随着国家科技进步及老旧煤矿后期开采方式的改变，许多煤矿需要在原有条件的基础之上进行技改，通过施工联巷使原有巷道联通，起到通风、运输等作用。而这些需要施工的巷道在矿井初设期间没有谋划，原巷道之间可能落差较大，若施工立井周期长，需要技改的困难较多，因此需掘进坡度较大巷道。

同时，为解决“三下”压煤难题，延长矿井寿命，邢东矿自2021 年全部改为充填开采，而矸石充填所需矸石从井上运输至采煤工作面要有较长的运输距离，新掘巷道工程量巨大，因此该矿充分利用原有的-760 回风巷、1100 南部采区集中运料巷和1100 南部采区集中运料配巷等巷道，在这些巷道的基础上建立运矸充填系统，1100 南部采区矸石仓绕道剖面图如图1 所示。

图1 1100 南部采区矸石仓绕道剖面图Fig.1 Cross section of gangue bin in 1100southern mining area

1 大坡度上山施工方法

1.1 爆破施工

采用炮掘法施工，爆破材料为8 号煤矿许用毫秒雷管及Ⅱ级煤矿许用乳化炸药。

（1） 巷道掘进采用正向装药结构，即起爆药卷位于孔口侧。

（2） 起爆器采用MFB-200 发直流型。

（3） 雷管选用1、3、5 ms 延期电雷管，最后一段延期时间不超过130 ms，脚线长2.5 m，封孔材料使用水炮泥、黄泥。

（4） 使用乳化炸药，药卷直径32 mm，药卷重量200 g。

（5） 岩巷采用楔形掏槽，掏槽眼加深200 mm，炮眼深度为2.0 m，爆破深度为1.8 m，周边眼布置在巷道设计轮廓线内50 mm 周圈上，底眼口距底板50 mm，底眼俯角2°，深度均为1.8 m，爆破深度为1.6 m。

（6） 施工中可根据实际情况，适当调整爆破参数。

1.2 临时支护

采用前探梁支护方式，前探梁采用可调式铰接前探梁（图2），使用槽钢经开槽、焊接等加工而成。具体操作方法为，操作人员站在完好锚杆支护进行敲帮问顶，用长柄工具处理干净顶帮的活矸，确保无问题后，人员站在完好锚杆支护下将已联成一体的金属网及钢带托至预定位置，然后用锚杆机支起托梁将已连接好的金属网紧贴空顶，按中线调整好钢带位置，然后进行打顶施工。上前探梁时，必须有专人监护顶板及巷帮。

图2 可调式铰接前探梁示意Fig.2 Indication of adjustable hinge front probe beam

1.3 永久支护

通过选择合理的支护方式，提高巷道的掘进速度，同时有效控制顶板离层和冒顶现象的发生，达到巷道支护的预期效果[1]。1100 南部采区矸石仓绕道永久支护方式为全断面锚喷支护，采用φ22 mm×2400 mm 螺纹钢超强锚杆进行支护，间排距800 mm×800 mm；采用φ21.8 mm×8500 mm19股钢绞线锚索对顶板加强支护，迈步交叉式布置，间排距1600 mm×1600 mm，支护完成喷射混凝土C20，喷厚100 mm，支护断面示意如图3 所示。每循环作业时，只有在确认临时支护完好的情况下，再由外向里、由中间到两边对巷道进行支护，并根据岩性变形适当调整两帮锚杆滞后4 ～6 排打设。坚持正规循环作业，在上一循环支护完成后，再进行下一循环作业。

图3 支护断面示意Fig.3 Support section indication

2 安全措施

（1） 由于巷道坡度较大，为保证支护作业安全，必须在支护前搭设作业平台[2]。放炮后出渣时，利用耙岩机将掘进工作面矸石摊开扒平形成作业平台，预留适量矸石，确保工作面平台形成后高度不大于2.5 m，且后路形成缓冲斜坡便于行走，一方面避免严禁过多出渣造成巷道过高、支护困难，另一方面降低施工位置距顶板高度，确保支护作业安全。作业平台示意如图4 所示。

图4 支护作业平台示意Fig.4 Supporting operation platform

（2） 巷道开口后，在巷帮铺设麻绳，麻绳直径不小于20 mm，长度随巷道延伸逐渐延长，固定于行人帮距底板高度1 m 处，方便工作人员在巷道内行走[3]。

（3） 打眼施工及顶板支护施工前，必须使用网片将迎头封住，迎头最少打设2 根不小于1.8 m长的全螺纹锚杆，将网片固定在锚杆上，从顶板往下依次封住，封闭高度不小于1.5 m，保证迎头掉渣不伤人。

（4） 巷道内刮板输送机必须安装挡煤板，并沿挡煤板固定一排接顶网片，防止出渣时渣块滚落伤人。

（5） 耙岩机司机前方全巷道断面设置高度不小于500 mm 的挡板，并设置可移动挡板，在耙岩作业时挡在司机前方，保证耙岩时渣块不会沿巷道滚落[4]。

（6） 在巷道中部位置布置挡矸帘，配合可拆卸挡板防止巷道溜渣伤人，挡矸帘示意如图5所示。

图5 防矸石下滑挡矸帘示意Fig.5 The indication of anti-falling gangue curtain

（7） 巷道内管路、线缆、轨道等必须采取相应的防下滑、防拔脱措施。

3 应用效果

邢东矿设计确定在-760 回风巷的基础上延申作为运矸巷，在1100 南部采区集中运料巷与-760回风巷之间做矸石仓作为矸石存放及转载点。为沟通-760 回风巷与1100 南部采区集中运输巷，需掘进1100 南部采区矸仓绕道以供通风，该巷道在1100 南部采区集中运输巷下端开口，上山掘进，巷道坡度为34°。该巷道掘进方式采用炮掘法施工，MQC-130DC 型风动锚杆机打设顶支护，采用YT-7655B 型风动凿岩机打设帮支护，出砟使用P-60B 型耙岩机配合40T 刮板输送机出砟。20 d 完成了掘进70 m 的施工任务，开创了邢东矿大坡度上山掘进的先例。

4 结语

大坡度巷道与平巷相比，在掘进、支护、安全生产等方面存在诸多难点。本文根据所施工的1100 南部采区矸石仓绕道34°超大坡度的具体条件，对相关问题进行了深入的探索与研究，提出了针对掘进、支护及相关安全生产方面的一些方法，在实际生产中取得了显著成效，为矿井技改、生产系统高效衔接提供了保障。