大断面复合支护岩巷快速施工技术

2015-01-22 09:17张治军姚传学
中小企业管理与科技·中旬刊 2014年12期
关键词:锚网喷浆采区

张治军 姚传学

摘要:本文主要总结了大断面复合支护岩巷炮掘快速掘进技术,包括支护技术、施工装备、机具选择,施工方法、工序及生产组织,辅助运输等环节。采用了CMJ17HT全液压掘进钻车打眼,适当加大钻孔深度,加大循环进度(2.0m),提高劳动生产率。同时尽量实现平行作业,抓正规循环,加快施工速度。

关键词:大断面岩巷掘进技术

传统岩巷掘进仍以钻爆法为主,主要采用风钻打眼,耙斗机装岩出碴,机械化水平低,循环进尺上不去,施工速度慢,个别采用机械打眼的,虽然打眼速度快,循环进尺有所提高,但由于配套装备不匹配,配套施工工艺水平低,工时利用不充分、单进水平低施工速度慢。因此,需高度重视岩巷快速掘进技术及配套施工工艺的研究,实现快速掘进。

1工程概况

三水平戊一下延采区是二水平戊二采区的接替采区,采区走向长度3500m,倾斜长度1000m,储量1568万吨,预计2014年10月投产,采区接替紧张。为此需要提高单进水平,加快采取开发进度,缓解采区接替紧张局面。

三水平戊一下延轨道下山全长1130m,坡度13-18.5度,布置在戊8煤层顶板15m左右的岩石中,围岩多为砂质泥岩,掘进断面达22.6m2,净断面达18.7m2,采用锚网索喷、U36拱形棚等复合支护,工艺复杂。

该巷位于戊8煤层顶板中,为全岩掘进。按高瓦斯区域管理,预计工作面绝对瓦斯涌出量0.7m3/min。煤尘爆炸指数为36.06~44.14%,煤层为自燃煤层。

本区内煤层比较稳定,走向大致为北西西向,倾向为北北东向,形成单斜构造;煤层倾角5°~15°,上部及西部较缓,深部较陡。戊8煤层单独分层,平均厚1.63m,均达到可采厚度。该采区主要充水因素为:顶板中砂岩水及老空区水。

2巷道支护形式

根据地应力现场测试与分析结果(一矿是以构造应力场为主导的地应力场,最大主应力与上覆岩层自重应力比值为1.37~2.03。最大主应力为近水平方向,地应力已属于高地应力水平),设计上合理确定巷道层位,保证围岩稳定,并由此进行巷道支护设计,提高巷道服务年限。

临时支护:锚网支护时采用戴帽玻璃钢单体液压支柱或直径Φ140~160mm、长度2400~2600mm的圆木不少于两根,架棚支护时采用两根长度3.6m的工字钢前探梁作临时支护。

永久支护:轨道下山采用锚网喷+套棚(U36型钢)+锚索+喷浆联合支护(套棚支护滞后掌子头不得超过20m);躲避硐室采用锚网支护,并喷浆封闭围岩。锚杆采用KMG600型、直径20mm、长度2400mm,间排距700mm,锚索直径22mm、长度7500mm、间排距1400×2100mm,架棚棚距600mm。

3施工方法

采用CHJ17HT液压钻车或凿岩机打眼,工作面分次装药、分次起爆爆破施工,P-60B耙斗机出碴,斜巷提升出碴。采用“两掘一喷”施工组织方式,先进行锚网喷,然后套U36棚,再打锚索后,最后喷浆成巷。

3.1施工方案

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入3吨矿车内,采用90kW绞车提升,每次提一个3吨矿车,以满足工作面生产的需要。

工作面采用YT-28型凿岩机或CHJ17HT液压钻车打眼,煤矿许用毫秒延期电雷管起爆,选用煤矿许用乳化/水胶炸药,工作面爆破采用分次装药,分次起爆的爆破方法爆破施工,放炮器采用矿用隔爆型放炮器起爆。

根据巷道的地质条件及支护形式,锚网喷加锚索段采用“两掘一喷”的支护方案施工;先进行锚网喷,然后再进行U36金支喷,再打锚索后,最后喷浆成巷。

若巷道压力比较大,为了能让巷道有一个卸压的过程,掘进后先进行锚网支护,然后初喷,往前掘进后,再进行套棚,打锚索,最后喷浆封闭,耙斗机后套棚必须采取安全措施并严格执行。锚杆施工要做到随掘随锚,施工过程中要严格控制最大控顶距,最大控顶距≯0.7m,喷浆控顶距不大于4.9m,即700mm加两炮循环进尺。根据地质条件及支护形式,采用“两掘一喷”的支护方案。

3.2通风

采用两台2×30KW对旋风机做压入式通风,其中一台主风机,一台副风机。

3.3排水

工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内,再由22kW单级泵把水箱内水经Φ108mm排水管排到轨道下延车场内的排水沟内,流到-517m石门水沟。当再变坡往下施工时,要在巷道的西帮做临时泵窝,先把工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内,然后由再由22kW单级泵把水箱内水排到临时泵窝内,再由D80-30x5或D80-30x9等多段泵把临时泵窝内水排到设备通道内的排水沟内,流到-517m石门水沟。要根据泵的实际情况,及时做泵窝,避免水排不上来。

3.4装运

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入一个3吨矿车内,经90kW绞车提升到轨道下延车场内,然后采用12吨电机车拉到-517井底车场。巷道内距离上车场600m处设中部接力车场,实现接力提升运输方式,该方式缩短将近一半提升时间,解决了运输距离过长的出碴问题。为了减少职工体力消耗,在轨道下山巷道西帮安设了斜巷助行器,减少了辅助工作时间,提高了效率。

4施工方法

采用YT-28型凿岩机打眼掘进或CHJ17HT液压钻车打眼掘进。该钻车主要优点:①利用双臂凿岩,凿岩速度加快,工作效率较高,凿岩施工速度可达0.8~2.0m/min,人员投入少,降低了人工劳动强度;②有先进的液压系统,设有凿岩机自动返回及防卡钎装置,操作简单方便,安全可靠;③机身体积小、结构紧凑、灵活机动、重心低,采用可靠的履带行走方式,工作稳定,爬坡能力强,可满足对工作面、顶板、侧帮及底板的全断面凿岩施工作业;④采用模块式结构,拆装维修方便,动力单一化,耗能低,低噪音,工作环境较好,能有效提高施工质量和施工效率。

根据所选择的施工方案采取三八制的作业方式。二个锚网掘进班,一个锚网喷浆班,另有一个套棚喷浆班平行作业。保证正规循环,加强工时利用,保证安全的前提下尽量安排平行作业。掘进工艺:打眼→装药连线→爆破通风→找净帮顶活岩危矸→工作面临时支护(打带帽顶柱或架棚前,正确使用前探梁)→打锚杆眼注锚杆(或上梁刹顶)→刷帮挂网打锚杆(或挖柱窝、栽腿子、调背板、刹帮)。

爆破采用中深孔爆破,炮眼深度设计2.2-2.4m,循环进度控制在2.1m,炮眼利用率不低于90%,提高进尺效率。

5机电运输系统及管理

机械设备的事故率对岩巷单进影响较大,员工的技术素质、操作能力、维护保养能力对设备的开机率及正常运转有密切关系,因此需要做好设备维护保养,降低故障率,充分发挥各种设备的机械效能,实现正规循环。

所有的机电设备每天必须指派专人检查完好情况,机械设备必须按规定进行检修注油。专职防爆员每天必须对井下所有的电器设备进行全面检查,杜绝发生失爆现象。绞车安装必须经验收,安装合格方可使用,不合格严禁使用。绞车司机持证上岗,操作前应检查绞车各部位的完好情况,发现问题及时处理。每天派专人检查绞车及钢丝绳,发现隐患及时处理,当钢丝绳断丝或者磨损达到规程规定值时,应及时更换钢丝绳。

6结论

通过采用液压钻车、深孔爆破、合理劳动组织、提高正规循环率,能够实现岩巷大断面的安全快速掘进,实际施工中,月进尺达到了86m,同时解决了岩巷下山施工中的积水、通风、供电等问题。观测数据显示,巷道围岩变形量得到了有效控制,仅局部巷道有轻微底鼓现象,取得了较好的效果。为岩巷单进总结了可供借鉴的经验。

参考文献:

[1]刘军章.三软煤层煤巷大断面交岔点复合支护技术[J].中州煤炭,2014(04).

[2]黄晋兵.全锚支护技术在大断面切眼中的应用[J].煤炭工程,2008(10).

[3]贺天才.切眼大断面锚杆支护技术的应用[J].山西煤炭,2002(04).

作者简介:

张治军(1973-),男,河南洛阳人,学士学位,高级工程师,辽宁工程技术大学采矿工程专业毕业,长期从事矿井建设和技术管理工作。

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