張光新

（陜西天工建設(shè)有限公司 陜西西安 710000）

對煤礦斜井施工技術(shù)特點的幾點探討

張光新

（陜西天工建設(shè)有限公司 陜西西安 710000）

煤炭在工業(yè)中有著舉足輕重的地位。改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)有了明顯的發(fā)展，對能源煤炭的資源的需求與日劇增，因此在煤礦開采時，效率至關(guān)重要。斜井開拓由于有著速度快、成本低等優(yōu)點備受煤炭開發(fā)人員的青睞。隨著工程機(jī)械化的發(fā)展，斜井開采的優(yōu)勢愈發(fā)明顯[1]。本文就煤礦斜井施工時的技術(shù)及其特點進(jìn)行探討。

煤礦斜井；施工技術(shù)；技術(shù)特點

1 煤礦斜井開采的特點

煤炭斜井開采相對于立井開采，有著諸多的優(yōu)點。①斜井掘進(jìn)的速度快，可同時大范圍施工。因此，完成斜井的掘進(jìn)所需的時間比立井要短很多。因而可更早的進(jìn)行采煤作業(yè)；②斜井掘進(jìn)過程中用到的井筒較為便捷，與其配套的設(shè)備都比較簡單，大為降低了煤炭開采的前期投入；③如果在設(shè)計時，將礦井沿著煤層設(shè)置，則可以實現(xiàn)，邊掘進(jìn)邊產(chǎn)煤，進(jìn)一步提高了開采效率，另外，此方法在掘進(jìn)產(chǎn)煤的同時可獲得井下資料，可為后期的采煤作業(yè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

自然，斜井開拓也有其不足之處，同一深度，斜井的長度比立井要長，這就導(dǎo)致在掘進(jìn)時需投入更大的工程量，伴之相隨的，井內(nèi)的管線和電纜也會增多。另外，斜井產(chǎn)煤作業(yè)過程中的提升環(huán)節(jié)也會因為運(yùn)輸行程長而導(dǎo)致耗電量增加，對鋼絲繩的磨損也會加劇。這些會增加斜井提升設(shè)備的維修費(fèi)用。由于運(yùn)輸行程長，在深井提升的過程中會用到多段動力轉(zhuǎn)換提升，一方面需要高性能的機(jī)械設(shè)備，同時也會使操作設(shè)備的人員增多。人員的增多，會導(dǎo)致當(dāng)斜井穿過流沙層或水層時，施工風(fēng)險增加。

2 煤礦斜井施工工藝

煤礦斜井施工工藝常用的有兩種：①鉆爆法；②綜掘法。

2.1 鉆爆法

鉆爆法是我國巖巷掘進(jìn)的主要手段，其中最重要的工序是鉆眼爆破。其工藝流程為鉆眼、安置炸藥、放炮、通風(fēng)、運(yùn)巖和支護(hù)，掘井的過程就是上述各工序循環(huán)進(jìn)行從而使工作面向前推進(jìn)達(dá)到目的界面。

2.2 綜掘法

綜掘法即在礦井掘進(jìn)的過程中使用了綜掘機(jī)。綜掘機(jī)的使用是巷巖掘進(jìn)的一種全新的方法，此方法大幅度提高了掘進(jìn)速度。

3 煤礦斜井施工技術(shù)特點

現(xiàn)就做常用的爆破法施工工藝中的開拓施工技術(shù)、爆破施工技術(shù)、錨噴支護(hù)施工技術(shù)和運(yùn)輸快速建井技術(shù)特點進(jìn)行探討。

3.1 斜井開拓施工技術(shù)[2]

斜井開拓主要指的是主井和副井均為斜井的開拓方式。是常用加速傾斜煤層開采的方法。在斜井設(shè)計時，其傾角是由運(yùn)輸方式?jīng)Q定的，特定運(yùn)輸方式限制了斜井可以傾斜的最大角度。如用礦車提升時，礦井的傾角的最優(yōu)值在20～30°之間。超過30°時，礦車的提升性能無法滿足。另外在井身設(shè)計時，一般將其布置在底板巖石中，可避免當(dāng)?shù)V體又有起伏時，井筒取直難以保證的問題。

目前，斜井相比于立井，不僅作業(yè)過程簡單，而且其前期投資和作業(yè)速度優(yōu)勢明顯。由于輸送設(shè)備的提升能力的限制，管理技術(shù)薄弱，常用于規(guī)模較小的礦山開采。近二十年，隨著輸送機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其性能得到了巨大的提升。加之，智能化控制技術(shù)、中間驅(qū)動等技術(shù)在研制運(yùn)輸機(jī)方面的應(yīng)用，使得運(yùn)輸機(jī)的管理大為簡化。斜井開拓技術(shù)也逐漸應(yīng)用到大型礦的開采中。[3]

3.2 爆破施工技術(shù)[4]

斜井掘進(jìn)施工即為用爆破地層巖石的方法在地層中加工出所需的礦井。爆破工序則是在巖石上預(yù)打的眼中，安放炸藥并引爆，將巖石脫離地層，該工序不是一個獨(dú)立的工程，卻是整個爆破法掘進(jìn)過程中的核心工序。

為提高爆破的效率和效果，不斷有新的控制爆破技術(shù)被發(fā)明出來，其中效果最好的為光面爆破，顧名思義此方法在完成爆破后的壁面十分的平整。壁面的平整，可加快掘進(jìn)的速度，同時，對支護(hù)設(shè)備的要求也會大為降低。

光爆技術(shù)雖然理論上有著較多的優(yōu)點，但在實際操作中，仍無法達(dá)到理想的效果。原因在于工程人員對光爆技術(shù)的施工要求認(rèn)識不足，施工懈怠，如打眼不足，裝藥等，導(dǎo)致爆破后的效果不佳，巖石碎塊飛行遠(yuǎn)，周圍的巖石松動嚴(yán)重等一系列不可補(bǔ)救的后果。不僅沒有加快掘進(jìn)速度，反而因爆堆不集中，拖延了作業(yè)進(jìn)程速度。而且由于井壁巖石的松動，支護(hù)成本也會隨之成倍增加。

3.3 錨噴支護(hù)施工技術(shù)[5]

錨噴支護(hù)施工技術(shù)是一種新的支護(hù)技術(shù)，相比于之前的支撐式巷道支護(hù)，成本較低且控制方便。錨桿壓縮帶形成的碹體與巷道內(nèi)襯混凝土具有更好的抗壓性能，因此錨噴支護(hù)設(shè)施不僅經(jīng)濟(jì)，而且還有較大的支撐力。錨噴支護(hù)技術(shù)的不足指出在于支護(hù)系統(tǒng)極為復(fù)雜，對施工和材料的質(zhì)量的要求很高。而且對不同巖性的巖石的支撐效果不同，對因軟巖而產(chǎn)生的破壞，效果顯著。

3.4 快速建井技術(shù)

斜井建井的進(jìn)度主要受排矸的限制，因此提高斜井建井速度的關(guān)鍵在于如何采用新技術(shù)加快排矸速度。目前解決此問題的方法是鏟車裝載，無軌膠輪車運(yùn)輸。原因在于該方法加快了車輛的循環(huán)速度，減少了裝卸時間間隔。其具體實現(xiàn)是：①裝載、運(yùn)輸能力的大幅度提高；②膠輪車運(yùn)輸效率的提高；③簡化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，使得用工少，排矸效率提高；④鏟車和汽車的性能可靠，故障少，維修費(fèi)時少，從而提高了建井速度；⑤從技術(shù)上實現(xiàn)一次性成巷。

4 煤礦斜井施工過程中應(yīng)注意的問題

4.1 井身掘進(jìn)通過水層

由于斜井的井身相比于同深度的立井較長，所需的運(yùn)輸設(shè)備的操作人員較多，當(dāng)井身穿過水層時，會增加施工風(fēng)險。2014年4月7日4時50分，云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)東山鎮(zhèn)下海子煤礦發(fā)生透水事故，稱為“4.07”煤礦事，截止2014年4月19日9時，遇難人數(shù)已達(dá)21人、1人下落不明。2010年3月28日14時30分左右，中煤集團(tuán)一建公司63處碟子溝項目部施工的華晉公司王家?guī)X礦北翼盤區(qū)101回風(fēng)順槽發(fā)生透水事故。事故發(fā)生時當(dāng)班下井261人，升井108人，有153人被困井下，經(jīng)各方全力搶救，115人獲救，38人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失4937.29萬元。

在斜井開拓的時候要高度重視影響煤礦水害事故的主要地質(zhì)因素，采取相應(yīng)的措施。對于水文條件復(fù)雜的礦井，必須針對含水段建立水下動態(tài)觀察系統(tǒng)，進(jìn)行地下水動態(tài)觀測。

4.2 支護(hù)作業(yè)

煤礦斜井的安全保證有兩方面：①在掘進(jìn)時保證通風(fēng)設(shè)施安全可靠，防止井內(nèi)一氧碳等有毒氣體對施工人員的人身安全形成威脅；②所采用的支護(hù)設(shè)備在保證安全可靠的前提下在提升其他性能。防止井壁坍塌，釀成事故。

2016年1月6日上午9時，榆林神木縣孫家岔鎮(zhèn)劉家峁煤礦發(fā)生一起井下事故。當(dāng)天上午7時左右，49名礦工入井，發(fā)現(xiàn)事故跡象后，煤礦立即組織井下人員升井，當(dāng)時有38人安全升井，11人被困井下。1月7日，11名被困礦工全部不幸遇難。其事故的原因是支護(hù)設(shè)備出現(xiàn)問題，導(dǎo)致井內(nèi)坍塌。

4.3 煤礦運(yùn)輸

斜巷發(fā)生事故的主要原因在于：①操作失誤；②鋼絲繩強(qiáng)度不夠；③軌道不平等。為預(yù)防運(yùn)輸重大事故，首先要對工程人員進(jìn)行素質(zhì)教育。建立健全的保險設(shè)施。如在下部水平車長處設(shè)置一常閉的遠(yuǎn)控安全門，目的是防止鋼絲繩磨損斷裂時跑車串入下部車場，撞壞設(shè)備和工作人員。

5 結(jié)束語

煤礦斜井施工的工藝有多種，各有其優(yōu)缺點，在使用時要根據(jù)具體的煤礦情況選擇具體的施工工藝。煤礦斜井施工的每個階段有著其特有的特點，都有著需要注意的情況，為避免施工過程中的出現(xiàn)事故。在施工前弄清施工特點是十分必要的。

[1]楊 磊.論煤礦開拓方式及技術(shù)特點[J].中國科技縱橫，2010（19）：39.

[2]趙玉明.李家壩煤礦斜井開拓局部凍結(jié)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].榆林學(xué)院學(xué)報，2013（6）：5～8.

[3]郎紅日.巴音煤礦斜井穿軟巖支護(hù)技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2013.

[4]白福明.榆樹坡煤礦主斜井掘進(jìn)爆破振動控制技術(shù)[J].山西煤炭，2012，32（6）：57～59.

[5]葉興平.快速建井期間井架安裝的可靠性探討[J].江西煤炭科技，2007（1）：34～36.

TD26

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1004-7344（2016）09-0165-02

2016-3-10

張光新（1970-），男，工程師，本科，主要從事煤礦建井工作。