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        復(fù)雜條件下大斷面巷道雙向開口施工工藝

        2023-10-19 10:34:32劉瑞軍
        山東煤炭科技 2023年9期
        關(guān)鍵詞:施工

        劉瑞軍

        (山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云韓家洼煤業(yè)有限公司,山西 大同 037100)

        1 概況

        山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云韓家洼煤業(yè)有限公司韓家洼煤礦203 運(yùn)輸順槽位于井田二采區(qū),設(shè)計(jì)掘進(jìn)長度919 m,寬度5.0 m,高度4.5 m。巷道北部為韓家洼煤礦開采邊界,東部50 m 處為202 工作面采空區(qū),南部為二采區(qū)大巷。

        203 運(yùn)輸順槽從南二采區(qū)膠帶大巷開口施工,掘進(jìn)煤層為22#層。偽頂平均厚0.3 m,巖性為碳質(zhì)泥巖及粉砂巖;直接頂為砂質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖,厚1.10 m;基本頂為砂礫巖及粗細(xì)砂巖,厚4.20~26.93 m,一般4~6 m,穩(wěn)定性好。

        2 巷道開口施工方案對(duì)比分析

        為縮短203 運(yùn)輸順槽開口施工工期,保證巷道安全高效掘進(jìn),對(duì)巷道施工方案進(jìn)行分析對(duì)比[1-5]。

        2.1 施工方案

        2.1.1 方案一 先施工運(yùn)料繞道

        1)203 運(yùn)輸順槽先從采區(qū)輔運(yùn)巷開口施工203運(yùn)料繞道,運(yùn)料繞道施工長度為150 m,然后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段,反掘長度為120 m,機(jī)頭硐室段施工到位后再施工輔皮聯(lián)巷,最后掘進(jìn)正巷。

        2)施工期間在運(yùn)料繞道內(nèi)、采區(qū)輔運(yùn)巷以及3#聯(lián)巷各安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)出煤,施工機(jī)頭硐室段時(shí)安裝一部帶式輸送機(jī)。在采區(qū)輔運(yùn)巷安裝2 臺(tái)55 kW 局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。

        2.1.2 方案二 先施工輔皮聯(lián)巷(4#聯(lián)巷)

        1)先從采區(qū)輔運(yùn)巷開口施工4#聯(lián)巷形成運(yùn)料系統(tǒng),聯(lián)巷施工到位后再從輔運(yùn)巷開口施工203 運(yùn)料繞道,繞道施工到位后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段,最后施工正巷。

        2)在掘進(jìn)4#聯(lián)巷時(shí),在采區(qū)輔運(yùn)巷、3#聯(lián)巷各安裝一部帶式輸送機(jī)出煤;當(dāng)4#聯(lián)巷施工到位后,將3#聯(lián)巷內(nèi)帶式輸送機(jī)拆裝至4#聯(lián)巷內(nèi),然后將輔運(yùn)巷內(nèi)帶式輸送機(jī)機(jī)頭安裝至運(yùn)料繞道開口處,皮帶尾與4#聯(lián)巷帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。

        2.1.3 方案三 雙向開口施工

        1)從采區(qū)膠帶大巷對(duì)4#聯(lián)巷開口施工,開口到位后反掘203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段,最后反掘203 運(yùn)料繞道。

        2)巷道掘進(jìn)期間,在采區(qū)皮帶巷進(jìn)風(fēng)流中安裝2 臺(tái)55 kW 局部通風(fēng)機(jī),4#聯(lián)巷掘進(jìn)時(shí)采用耙?guī)r機(jī)與盤區(qū)皮帶巷聯(lián)合出煤。掘進(jìn)機(jī)頭硐室段時(shí),在巷道內(nèi)安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)與盤區(qū)帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。

        2.2 施工方案對(duì)比分析

        1)方案一、二,巷道開口空間大、施工條件相對(duì)較好;但巷道施工期間安裝的設(shè)備數(shù)量多,煤矸運(yùn)距長,設(shè)備管理、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大,通風(fēng)距離長,通風(fēng)阻力大。在203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工到位后,需二次挑頂施工,增加了巷道支護(hù)成本費(fèi)用,且挑頂施工危險(xiǎn)系數(shù)高。

        2)方案三,實(shí)現(xiàn)了大斷面超高巷道一次性成型,避免了二次挑頂施工時(shí)頂板破碎、支護(hù)成本費(fèi)用高、支護(hù)難度大等難題。同時(shí),施工期間僅需安裝一部帶式輸送機(jī)即可,減少了設(shè)備安裝數(shù)量,通風(fēng)路線短、風(fēng)阻小。

        通過對(duì)比分析,決定對(duì)203 運(yùn)輸順槽開口段采用雙向開口施工工藝。

        3 雙向開口施工工序

        3.1 前期準(zhǔn)備工作

        1)先由地測(cè)科現(xiàn)場(chǎng)給定203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段開口位置,在盤區(qū)皮帶巷上方搭設(shè)長度為6.0 m、寬度為5.0 m(皮帶巷寬度)的工作盤。

        2)工作盤采用直徑為300 mm 原木搭設(shè)而成,采用3 根長為1.8 m 原木以及爪釘施工工作盤腿,盤腿呈交叉十字形,共計(jì)6 個(gè),每2 個(gè)為一組。盤腿施工后,在每一組盤腿上搭設(shè)一根長度為4.5 m圓木形成盤基架。

        3)盤基架施工完后,在其上方鋪設(shè)原木并采用爪釘進(jìn)行固定,工作盤搭設(shè)高度為1.8 m。工作盤搭設(shè)完成后,再沿膠帶輸送機(jī)中心線施工漏煤眼,漏煤眼為長×寬=1.5 m×1.0 m。同時(shí),在203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭開口側(cè)安裝一部礦用隔爆型耙?guī)r機(jī)。

        3.2 挑頂施工

        1)由于203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室施工高度為5.0 m,而采區(qū)皮帶巷高度為4.0 m,所以需對(duì)采區(qū)皮帶巷頂板進(jìn)行挑頂施工,采用松動(dòng)爆破挑頂施工工藝。

        2)挑頂長度及寬度為5.0 m,挑頂高度為1.0 m,共計(jì)布置5 排松動(dòng)爆破鉆孔,鉆孔深度為1.0 m,直徑為30 mm,每排布置5 個(gè),鉆孔間排距為1.0 m,鉆孔與頂板布置仰角為82°。

        3)每個(gè)爆破孔內(nèi)填裝一支礦用乳化炸藥及一支毫秒延期電雷管,爆破炮孔數(shù)量為5 個(gè),爆破后及時(shí)對(duì)頂板施工錨桿(索)永久支護(hù)。

        3.3 分層爆破施工工藝

        采區(qū)運(yùn)輸大巷挑頂完成后,從運(yùn)輸巷開口施工4#聯(lián)巷。為了提高巷道施工效率以及降低超高巷道支護(hù)難度,決定采用分層爆破施工工藝。

        1)4#聯(lián)巷沿采區(qū)運(yùn)輸巷挑頂后的頂板進(jìn)行開口,上分層采用光面爆破施工工藝,施工斷面為寬×高=5.5 m×3.5 m,下分層采用松動(dòng)爆破施工工藝,施工斷面為寬×高=5.5 m×1.5 m。

        2)上分層掘進(jìn)長度為15 m,全斷面共計(jì)布置40個(gè)爆破鉆孔。其中掏槽孔8 個(gè),深度為2.0 m,單孔裝藥量為1.2 kg;輔助孔14 個(gè),周邊孔18 個(gè),輔助孔及周邊孔深度為1.8 m,單孔裝藥量為0.9 kg。

        3)上分層單茬光面爆破施工后,采用耙?guī)r機(jī)進(jìn)行排矸。當(dāng)上分層掘進(jìn)15 m 后,以10°俯角下山掘進(jìn),掘進(jìn)15 m 揭露煤層底板后近水平掘進(jìn),15 m 后4#聯(lián)巷斷面規(guī)格寬×高=5.5 m×3.5 m。如圖1。

        圖1 機(jī)頭硐室段雙向開口施工平面示意圖(mm)

        4)4#聯(lián)巷下山掘進(jìn)到位后,從聯(lián)巷15#處向采區(qū)運(yùn)輸巷反掘,對(duì)聯(lián)巷留底區(qū)進(jìn)行施工,采用松動(dòng)爆破施工工藝,起底深度為1.5 m,每排布置4 個(gè)爆破松動(dòng)孔,孔深為1.2 m,裝藥量為0.3 kg。爆破后采用耙?guī)r機(jī)進(jìn)行排矸,直至留底區(qū)全部爆破完成。

        5)4#聯(lián)巷施工到位后,將耙?guī)r機(jī)拆除并安裝在工作盤對(duì)面?zhèn)?,然后?duì)203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室進(jìn)行開口施工,施工工藝與4#聯(lián)巷施工工藝相同。

        4 應(yīng)用效果

        通過對(duì)203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工工藝進(jìn)行對(duì)比分析,確定采用雙向開口施工工藝,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用取得了顯著成效:

        1)縮短了施工工期。202 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí),施工周期為42 d,而203 運(yùn)輸順槽采用雙開口施工工藝后施工周期為33.5 d,施工周期縮短了8.5 d。

        2)減少了設(shè)備安裝數(shù)量。與傳統(tǒng)施工工藝相比,采用雙向開口施工工藝后機(jī)頭硐室段在施工過程中只需安裝一部帶式輸送機(jī),減少了巷道掘進(jìn)期間設(shè)備安裝數(shù)量,同時(shí)局部通風(fēng)機(jī)安裝在采區(qū)運(yùn)輸巷內(nèi),通風(fēng)距離短、通風(fēng)阻力小。

        3)降低支護(hù)成本費(fèi)用。230 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段長度按50 m 計(jì)算,采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí)需對(duì)機(jī)頭硐室段頂板進(jìn)行挑頂并重新支護(hù),每米布置6 套錨桿1 根W 型鋼帶和1 根錨索,支護(hù)成本費(fèi)用為0.13萬元,50 m 長度總支護(hù)費(fèi)用為6.5 萬元;每班配備4 人進(jìn)行挑頂施工,挑頂周期為12 d,人工費(fèi)用為2.3萬元。而采用雙向開口施工工藝后,避免了硐室段頂板挑頂施工工藝,減少支護(hù)、勞動(dòng)費(fèi)用9.8 萬元。

        4)保證了施工安全。采用傳統(tǒng)施工工藝時(shí)需對(duì)機(jī)頭硐室段頂板進(jìn)行二次挑頂施工,受爆破震動(dòng)影響挑頂區(qū)頂板圍巖破碎嚴(yán)重,在二次挑頂過程中很容易出現(xiàn)頂板垮落事故,而采用分層施工工藝后實(shí)現(xiàn)了大斷面巷道一次性成型,避免了巷道二次挑頂,提高巷道施工安全系數(shù)。

        5 結(jié)語

        203 運(yùn)輸順槽機(jī)頭硐室段施工斷面大、施工條件復(fù)雜,通過對(duì)其施工工藝進(jìn)行合理優(yōu)化,縮短了大斷面巷道施工周期,降低了支護(hù)及勞動(dòng)成本費(fèi)用,解決了復(fù)雜條件下大斷面巷道施工難度大、效率低等技術(shù)難題,取得了顯著應(yīng)用成效。

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