穆恩弘

（晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)金成礦山建筑工程有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

岳城煤礦回風(fēng)立井延深段掘進(jìn)工作面，地面位于岳城礦工業(yè)廣場(chǎng)以南，地面標(biāo)高812～848 m，開口位置位于東翼回風(fēng)大巷內(nèi)回風(fēng)立井正下方，回風(fēng)立井延深段設(shè)計(jì)總長為51.888 m，中心線沿傾角90°向下進(jìn)行施工?；仫L(fēng)立井延深段為圓形斷面，斷面毛直徑為7.2 m，凈直徑為7.0 m，毛斷面積40.69 m2，凈斷面積38.47 m2。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)測(cè)量，在進(jìn)行施工的過程中需要穿過的煤巖層依次為K7砂巖、K6 石灰?guī)r、5#煤層、K5 石灰?guī)r、7#煤層、細(xì)粒砂巖、8-1#煤層、8-2#煤層、細(xì)粒砂巖，地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。在施工時(shí)采用現(xiàn)有的一次打眼同時(shí)爆破和錨桿永久支護(hù)的方案，極易導(dǎo)致巷道低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度區(qū)域在爆破中產(chǎn)生整體坍塌，不僅導(dǎo)致需要額外清理塌陷區(qū)域，而且還存在著極大的安全隱患，同時(shí)極大地增加了支護(hù)作業(yè)的工作量，無法滿足岳城煤礦回風(fēng)立井的施工周期需求。

結(jié)合岳城礦回風(fēng)立井施工區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況，提出了分次裝藥分次爆破成巷[1]及錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案。通過區(qū)分不同區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)穩(wěn)定狀態(tài)，合理設(shè)置爆破孔及裝藥量，在確保爆破效率的情況下提升了爆破安全性，而且采用錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案，降低了支護(hù)作業(yè)工作量，提升了支護(hù)效率。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，該方案能夠?qū)⑹┕ば侍嵘?4.2%以上，一次爆破成功率提升7.6%，將支護(hù)周期降低31.1%，施工安全性得到極大優(yōu)化。

1 分次裝藥分次爆破

打眼采用全斷面一次打眼，打眼設(shè)備為YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)[2]，以工作面壓風(fēng)管路為鉆機(jī)的動(dòng)力源。為了保證鉆進(jìn)過程中的連續(xù)性，每班需要配備至少3 臺(tái)鉆機(jī)，兩用一備，避免出現(xiàn)異常。鉆進(jìn)時(shí)采用了中空巖鉆桿，鉆頭直徑統(tǒng)一為43 mm，鉆桿的長度可根據(jù)煤礦井下的地質(zhì)情況選擇。在地質(zhì)條件堅(jiān)硬的地方選擇長度為2.2 m 的長鉆桿，在地質(zhì)條件松軟的地方選擇長度為1.5 m 的短鉆桿，滿足不同地質(zhì)條件下的鉆進(jìn)安全性需求。

在循環(huán)進(jìn)度為1.2 m 的情況下，第一次爆破設(shè)計(jì)炮眼96 個(gè)。其中，輔助眼72 個(gè)，眼距為500 mm，眼深1.5 m，角度90°，每眼裝藥量設(shè)計(jì)為3 卷；周邊眼24 個(gè)，眼距500 mm，眼深1.5 m，角度82°，每眼裝藥量設(shè)計(jì)為3 卷。第一次爆破設(shè)計(jì)最大裝藥量為57.6 kg。

第二次爆破設(shè)計(jì)炮眼69 個(gè)，其中輔助眼50 個(gè)，眼距500 mm，眼深1.5 m，角度90°，每眼裝藥量設(shè)計(jì)為3 卷；周邊眼19 個(gè)，眼距500 mm，眼深1.5 m，角度82°，每眼裝藥量設(shè)計(jì)為3 卷。第二次爆破設(shè)計(jì)最大裝藥量為41.4 kg。

循環(huán)進(jìn)度1.2 m 情況下回風(fēng)立井延深段炮眼布置及爆破聯(lián)線結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 炮眼布置及爆破聯(lián)線結(jié)構(gòu)示意圖

爆破時(shí)采用分次裝藥分次爆破成巷的方法。第一次爆破時(shí)，將第二次爆破炮眼用炮棍、鍬把等堵住，再用廢舊皮帶進(jìn)行覆蓋保護(hù)。第一次爆破完成后，將皮帶上的矸石清理干凈，移除皮帶，再進(jìn)行吹眼裝藥爆破作業(yè)。炸藥采用三級(jí)煤礦許用乳化炸藥，其規(guī)格為：Ф35 mm×180 mm，重200 g/卷，全串聯(lián)連線方式。雷管采用8#三米腳線的毫秒延期電雷管，正向爆破，爆破采用FD200D（B）型發(fā)爆器。

該爆破方案的優(yōu)點(diǎn)在于能夠根據(jù)井下不同的地質(zhì)情況進(jìn)行合理的爆破孔的設(shè)置，避免了一次打眼同時(shí)爆破時(shí)出現(xiàn)的塌方，靈活性高，而且一次爆破合格率達(dá)到了97%以上。

2 錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)

回風(fēng)立井段由于需穿過9 層不同結(jié)構(gòu)的地層，不同區(qū)域?qū)χёo(hù)需求差異性較大，傳統(tǒng)的依靠錨桿支護(hù)的方案穩(wěn)定性好但支護(hù)強(qiáng)度過剩[3]，而且支護(hù)效率低，支護(hù)成本高，因此在對(duì)多種支護(hù)方案進(jìn)行對(duì)比后，選擇了錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案[4]。

錨桿采用MSGLW-400-22/2200 mm 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，托盤采用配套15 mm×150 mm×10 mm 拱形高強(qiáng)度托盤。錨桿布置方式為矩形布置，每排布置29 根錨桿，間距為800 mm，排距為900 mm。錨桿安設(shè)角度為垂直于巷道輪廓線安設(shè)。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固，錨固長度不小于1208 mm，采用一支規(guī)格為MSK2335（先放）和一支規(guī)格為MSZ2360（后放）的樹脂錨固劑，錨桿錨固力不小于120 kN，預(yù)緊力矩不小于350 N·m（煤層中不小于250 N·m），錨桿螺母以外外露長度不大于50 mm，不小于10 mm。

網(wǎng)片采用JW10/50×50-1.2×10 型的經(jīng)緯網(wǎng)，10#鉛絲編織而成，網(wǎng)孔規(guī)格為50 mm×50 mm，網(wǎng)片采用搭接形式，搭接長度為100 mm，并用16#雙股聯(lián)網(wǎng)絲每隔100 mm 一道聯(lián)緊，并且扭結(jié)圈數(shù)不少于2 圈。

在施工過程中，首先采用敲幫問頂?shù)姆桨笇?duì)支護(hù)區(qū)域進(jìn)行安全檢查，然后利用中空麻花鉆進(jìn)行支護(hù)錨桿孔的打孔作業(yè)，對(duì)鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，滿足要求后逐次放入MSK2335 錨固劑和MSZ2360 錨固劑，然后在孔內(nèi)設(shè)置錨桿，利用錨桿將錨固劑推入到錨桿孔的底部，同時(shí)對(duì)錨固劑進(jìn)行攪拌處理，然后再進(jìn)行錨桿布設(shè)和錨網(wǎng)連接。該方案不僅具有錨桿支護(hù)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且適當(dāng)?shù)睾喕酥ёo(hù)結(jié)構(gòu)，顯著提升了支護(hù)效率和穩(wěn)定性。錨網(wǎng)支護(hù)的整體結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 錨網(wǎng)支護(hù)整體結(jié)構(gòu)示意圖

3 回風(fēng)立井施工方案應(yīng)用情況

該方案在岳城煤礦投入應(yīng)用以來表現(xiàn)出了極高的應(yīng)用靈活性和穩(wěn)定性。井下分次裝藥分次爆破成巷的方法確保一次爆破合格率達(dá)到了97%以上，比傳統(tǒng)爆破方案提升了7.6%，而且在爆破過程中的安全性高，未出現(xiàn)過爆破導(dǎo)致的塌方事故。錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方案，支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，支護(hù)周期從最初的37 h，降低到了目前的25.5 h，將支護(hù)周期降低了31.1%。整個(gè)回風(fēng)立井的施工效率比優(yōu)化前提升了4.2%以上，頂板的支護(hù)穩(wěn)定性得到了較大的提升。優(yōu)化前后頂板的變形量如圖3。

圖3 優(yōu)化前后頂板變形量變化示意圖

由圖3 可知，優(yōu)化后頂板的最大變形量在第10 d 后達(dá)到最大，約為45 mm；優(yōu)化前的最大變形量在第25 d 時(shí)達(dá)到最大，約為240 mm。優(yōu)化后的變形量比優(yōu)化前降低了81.25%，達(dá)到穩(wěn)定后的天數(shù)縮短了60%，支護(hù)安全性和穩(wěn)定性均得到了巨大的提升。

4 結(jié)論

針對(duì)回風(fēng)立井施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜、施工效率低，井筒易出現(xiàn)塌陷的異常，從爆破方案及井筒支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手，提出了分次裝藥分次爆破成巷及錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方案，一次爆破合格率達(dá)到了97%以上，顯著提升了支護(hù)效率和穩(wěn)定性，施工效率提升24.2%以上，一次爆破成功率提升7.6%，將支護(hù)周期降低31.1%，施工安全性得到極大優(yōu)化。