斜井精确贯通技术在云岗矿的实践应用

刘 洋

（大同煤矿集团云岗矿，山西 大同 037017）

煤矿掘进生产过程中，存在大量的巷道贯通工程，且存在大量的与斜井贯通的情况，为了达到与斜井的精确贯通，煤矿生产企业通常进行实测坐标及探巷两项工作。在掘巷道与斜井贯通前，通常由地测部门下井测量斜井贯通点坐标情况，进而达到贯通的目的。地测部门无法深入现场找到斜井贯通点位置并进行实测，依靠斜井原有数据进行掘进施工，需要进行大量的探巷工作，才能达到沿煤层掘进进而与斜井贯通。因而，云岗矿从巷道设计优化的角度，通过建立南翼风井（斜井）一次函数数字模型，成功地解决了在掘巷道与南翼风井走向贯通的重大难题，达到了斜井精确贯通的效果。

1 盘区概况

1.1 地质情况

1.1.1 煤层情况

8#层406盘区位于云岗矿南部，开采煤层为云冈矿8#煤层。本盘区地面水平标高1215～1297m，工作面水平标高1005～1028m；煤层厚度在1.1～1.37m之间，平均1.17m；直接顶为中细—粉砂岩，直接底为粉细砂岩。

1.1.2 附近井筒相关情况

南翼风井井口标高1287.500m，井底标高968.39m，井筒直径4.5m，井筒深度755.08m，倾角25°，全长由井口延伸至云岗矿12#煤层，井筒施工于1991年3月，半圆拱巷道，拱壁锚喷支护良好。

1.2 施工情况

1.2.1 盘区生产系统的建立

准备采区，必须在采区构成通风系统后，方可开掘其他巷道，8#层406盘区为我矿新开盘区，在施工其他盘区巷道之前，需要先构成通风系统。

云岗矿决定：

（1）由工程四队从云岗矿2#煤仓出煤，由北向南施工8#层406皮355m，由西向东施工8#层506-1回70m，由北向南施工8#层506回，由东向西施工8#层506-3回23.6m并与南翼风井贯通，构成8#层406盘区通风系统。

（2）由西向东施工8#层406-1三条盘区巷道，形成盘区8#层406盘区生产系统。

（3）最后圈定8#层406盘区工作面。

1.2.2 施工工艺

宏泰队组采用爆破掘进施工工艺，断面为4.5×2.8m矩形断面，锚杆+锚索+钢带联合支护，沿顶起底掘进。

2 与南翼风井贯通情况

在生产中需要与南翼风井贯通，与南翼风井贯通巷道平剖面布置图如图1所示。

图1 与南翼风井贯通巷道预测平剖面布置图

2.1 8#层506回设计施工方案

巷道布置设计初期时，根据地质科所提供的地质图纸等高线数值及疏密程度，预计8#层506回设计长度为481.856m，由北向南进行掘进；8#层506-3回长度为23.6m，由东向西进行掘进，并与南翼风井贯通。其中8#层506-3回贯通巷道巷中横坐标及预计底板标高分别为X=4439957.974，Z=1017。

2.2 施工8#层506回404m后巷道标高情况

工程四队下山掘进施工8#层506回404m后，根据巷道内2017年12月20日实测9#测点顶板标高(Z顶板=1015.135)情况，发现其较设计到位顶板标高底4.665m。

3 存在的问题

3.1 实测8#、9#测点顶板位于预测贯通点下方

根据图纸等高线分布情况，可知8#层506回由北向南标高逐渐降低，故预测贯通点顶板标高应较实测8#、9#测点标高小，然而实际测量发现，预测巷道贯通点顶板标高较实测8#、9#测点标高大，实测8#、9#测点顶板位于预测贯通点下方。

3.2 8#、9#标高与原图纸等高线数值偏差较大

按照设计巷道情况，巷道内8#测点与9#测点顶板标高均位于1020～1025m之间，然而实际测量8#测点顶板标高为1018.285m，9#测点顶板标高为1015.135m，均位于设计巷道的下方。

3.3 按原设计进行掘进难以与南翼风井水平贯通

如图1所示，若实际从9#测点起由北向南仅施工126.785m，则该位置位于南翼风井斜下方，难以与南翼风井水平贯通，需施工一段斜井才能保证与南翼风井进行贯通。

4 解决方案

4.1 建立一次函数模型解决与南翼风井贯通问题

4.1.1 原理

由于南翼风井的倾角为25°，通过南翼风井建立一次函数模型，当工程四队施工巷道的工作面数据与南翼风井一致时，说明工程四队施工的巷道与南翼风井在南北方向上成为外观交点，东西方向引一条直线穿过外观交点，从而达到与南翼风井走向贯通的效果。

4.1.2 模型建立的过程

（1）技术科根据地质科提供的南翼风井坐标，从中选取贯通点附近的两个测点（风6、风7）作为建立模型的起算数据，将两个测点的横坐标作为一次函数的X值，将两个测点的顶点标高作为一次函数的Y值，建立Y=kX+B的一次函数：Y=0.462234655X-2051282.443。

（2）将两个测点所成的直线段32等分，建立Y=kX+B横坐标与顶板标高的数据列表，如表1所示。

（3）由于工程四队巷道掘进以巷道中的测点为基点，进而建立出巷道测点与横坐标之间的关系列表。

（4）建立成一个数据列表如表1所示。

（5）假定工程四队所掘巷道是8#、9#测点所成的直线，则绘制出的一次函数模型如图1中所示。

4.2 实测8#层见煤点标高验证数据列表的可靠性

2017年12月24日技术科组织地质科、通风区人员下井实测南翼风井中8#层见煤点标高，进而验证了南翼风井一次函数模型建立的可靠性，并且确定出巷道施工至距9#测点145m时，由东向西掘进恰好与南翼风井贯通。

4.3 探巷确定模型建立的可靠性

2018年1月6日工程四队施工至距9#测点145m时，距工作面1.5m处由东向西进行探巷，发现恰好与南翼风井探通，且探通位置接近南翼风井顶板位置。

表1 工程四队施工距离与贯通点顶板标高关系表

图2 实测南翼风井见煤点标高一次函数模型验证图

5 结论

该技术为在掘巷道与已有巷道贯通提供了理论依据，成功应用于8#层506-3回与南翼风井贯通实践当中，为巷道的顺利贯通提供有利保障。有效地避免了在实际掘进期间由于巷道贯通而进行的探巷工作，减少了由于探巷所需的额外成本、人力，为该矿的高效生产做出了充足的准备工作。