開采上限復雜地質條件下探巷掘進技術研究與應用

摘要：探巷掘進可以獲取精準的煤層地質資料，為布置采煤工作面提供可靠的依據，探巷的布置應充分考慮為采區生產服務，合理地安排和選擇探巷施工順序和施工方法，對加快探巷掘進速度、縮短工期具有重要的意義。

關鍵詞：探巷掘進；開采上限；探眼施工；錨網支護

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0094-02

龍東煤礦西一探煤上山用于探明西一采區3#皮帶巷與防水煤柱線之間的原煤儲量，為布置采煤工作面提供可靠的依據。該巷道靠近開采上限施工，地質條件復雜，附近僅有78#鉆孔可供參考，現有資料無法分析地質條件變化情況，需采用邊探邊掘的施工方法。西一探煤上山設計總長為451.2m，分為兩段施工，第一段為探Ⅰ巷道，設計總長度為265.2m，沿煤層頂板掘進；第二段為探Ⅱ巷道，設計總長度為186m，沿煤層底板施工。巷道斷面為矩形，毛寬4.2m，毛高2.5m，采用光面鉆爆法掘進，錨網（索）支護，使用P-60B型耙裝機配合SGW-40刮板機及DSJ-150皮帶出煤，掘進循環進尺1.8m，三班連續作業。

1 地質基本情況

1.1 地理位置

西一探煤上山位于龍東煤礦西一采區的東南側，西南以F孫斷層為界，東北方向與F12斷層相鄰。該巷道西北為西一軌道下山，東北靠近防水煤柱線，東南靠近上限及煤層露頭，西南臨近西一進風大巷。從78#鉆孔資料中分析，煤層結構復雜，中部煤層含1～2層夾矸，厚度為0～2.1m，巖性為泥巖和砂質泥巖，對掘進影響較大。煤層為7層煤，煤層厚度變化較大，厚度為2.0～7.1/4.96m，煤層傾角18°～24°/21°，屬于瓦斯煤層，煤層容易自燃，煤塵爆炸指數為38.37%，具有爆炸性。

1.2 水文地質情況

F12正斷層巖層裂隙較為發育，局部有砂巖裂隙淋滴水現象發生，最大涌水量30m3/h，正常涌水量3m3/h。

1.3 鉆孔情況

該面附近共有1個鉆孔，即78#鉆孔，為封孔合格

鉆孔。

2 巷道布置

2.1 巷道布置方案

探Ⅰ巷道從T1點開始施工，首先沿水平施工45m巖巷，揭露FW19-2斷層（∠70°H=10m）后，沿煤層頂板上山掘進至T10點，再向前穿層掘進施工20m平巷，作為探Ⅱ巷道的開窩點及上部車場。探Ⅰ巷道掘進至T11點向前22m處，迎頭已穿過預計F12斷層位置3.0m，仍未發現該斷層，由于該位置巷道頂板標高為-210.15m，接近西一采區開采上限標高-210m，因此停止向前掘進。探Ⅰ巷道在掘進過程中共揭露七條斷層，斷層落差在0.3～10m之間，對巷道掘進影響很大，造成巷道有一定的起伏，走向角度平均為20°。探Ⅱ巷道從探Ⅰ巷道T11點左幫開窩掘進，與探Ⅰ巷道夾角90°，沿F12斷層方向掘進，先穿層施工12m平巷，再沿煤層底板施工174m至煤層露頭變薄帶，此工程結束。探Ⅱ巷道煤層厚度變化較大，煤層最大傾角為21°，走向角度變化在-8°～6°之間，地質構造復雜，煤層較松軟，頂板及煤壁局部有剝離和滴水現象。巷道布置具體見圖1所示：

2.2 巷道支護方式

2.2.1 采用錨網（索）支護方式，隔一排施工兩根錨索，位于第二、四根錨桿位置，設計使用錨索長度6.2m，頂煤超過4.5m時改用8m錨索支護，確保錨索錨入穩定巖層不小于1.5m。

2.2.2 頂板兩肩窩錨桿及兩幫肩窩錨桿使用異型托盤進行支護。

2.2.3 錨桿（索）間排距為900×900mm。

2.2.4 頂部金屬點焊網對接或壓茬，壓茬時不超過三扣，接茬處用14#鐵絲，隔扣相聯。頂網與幫網壓茬不小于100mm，壓茬處采用“三星”聯網，幫網與幫網長邊壓茬不小于100mm，“三星”聯網，短邊用穿條相連。

3 掘進技術管理

3.1 探眼施工

掘進迎頭采用幫錨桿機、風煤鉆小鉆具探測斷層位置，1號探眼布置在迎頭中間位置，巷道頂板下1.2m處，以大于煤層傾角5°角開孔，沿巷道走向鉆進，該孔超前迎頭距離不小于10m。2號探眼布置在巷道右幫頂板下1.5m位置，以煤層走向20°仰角垂直巷道鉆進10m終孔，每10m施工一個2號探眼，用于探明探Ⅱ巷道與F12斷層的準確位置，并做好標記。根據探眼鉆探情況，及時分析地質構造情況，調整巷道層位，為下一步施工提供可靠的依據，并分析掘進迎頭水文地質情況，為采取探放水措施提供依據，以防水害的發生。

3.2 三岔門加固

探Ⅱ巷道開窩前對三岔門進行加固，采用6m錨索、錨桿及鋼板帶進行框架式加固，鋼板帶首尾相連成一個整體，錨索從開窩巷道中線向兩側打，隔一根錨桿打一根錨索，鋼板帶要超出整個開窩斷面前后各1m。

3.3 臨時支護

使用3根2.6m長的2寸鋼管，一端使用特殊加工的帶螺紋孔的掛鉤吊掛在最靠近迎頭一排錨桿第二、三、四根錨桿下方，第二、四根錨桿位置是錨索時，后退一排吊掛在第二、四根錨桿下方，用鋼管將金屬點焊網及鋼帶托起，另一端伸入煤壁不小于0.3m，前探梁上方用厚木板配合木楔將頂封好。當頂板破碎采用正常臨時支護無法控制頂板穩定時，采用水單體及木板對空頂區域進行臨時支護。

3.4 過斷層施工

3.4.1 執行一炮一錨施工方式，循環進尺控制在0.9m，頂板未支護之前最前排錨桿距迎頭空頂距不超過1.2m，支護完畢后最前排錨桿距迎頭空頂距不超過0.3m。

3.4.2 斷層帶內煤質松軟采用放小炮預留斷面爆破方法，嚴格控制裝藥量，裝藥量減少1/2，采用分次打眼分次裝藥爆破。頂板向下0.5m、幫向內0.3m范圍內不布置炮眼，放炮后采用手鎬或風鎬刷至斷面尺寸。

3.4.3 迎頭放炮后幫部永久支護必須緊跟到迎頭，掌子面破碎時，打木錨桿進行錨固，防止迎頭片幫。

3.4.4 斷層區域內的錨索長度不小于6.0m，錨索垂直于頂板避開斷層面，錨索施工在斷層前后2m范圍內，錨索保證錨穩定在巖層中不小于1.5m。

4 結語

（1）探巷的布置應充分考慮為采區生產服務，西一探煤上山設計作為采煤工作面回采巷道，應滿足回采巷道的要求。探Ⅰ巷道設計為采煤工作面的聯絡巷，結合煤層厚度及斷層情況，巷道沿煤層頂板掘進，頂板穩定，比較容易施工，巷道在煤層中掘進，巷道起伏不會太大，有利于頂板及運輸安全管理。探Ⅱ巷道設計為采煤工作面的材料道，為了滿足放頂煤采煤工作面的要求，巷道應沿煤層底板掘進，以保證高效回收煤炭資源。探Ⅱ巷道煤層厚度在3.0m以下時，考慮到煤層比較松軟，煤層與頂板結合不實，頂煤容易垮落，不利于頂板安全管理，可以考慮沿煤層頂板掘進，巷道左幫為采煤工作面，回采時最多有0.5m的破矸量，對回采影響不大。當煤層厚度大于3.0m時，應及時調整層位沿煤層左幫底板掘進。

（2）探Ⅱ巷道沿煤層頂板掘進時，煤層最大傾角21°，造成巷道右幫高達4.0m，右幫必須增加一排錨桿，并且兩幫錨桿緊跟迎頭，以防片幫傷人。由于右幫高度較高，肩部錨桿施工比較困難，巷道右幫的浮煤不應出得太多，爆破后巷道高度保證在2.2m左右比較合適，作業人員較為方便施工，先施工三排錨桿，浮煤出干凈后，施工第四排錨桿，空幫高度在1.8m以下，有利于作業人員安全。

（3）探巷掘進，斷層情況不明確，應按照邊探邊掘、長探短掘的原則進行探眼施工，探測斷層情況。迎頭鉆孔應大于煤層傾角5°角在迎頭中間位置開孔，當煤層走向為上山或下山時，一般施工18m探眼可以探測到頂板巖石，有利于現場對煤層走向及斷層情況作出判斷。根據探眼鉆探情況，及時分析地質構造情況，調整巷道層位，避免巷道有大的起伏，為回采創造良好的條件。

（4）靠近開采上限掘進，應時刻注意測量巷道標高，不能超開采上限施工，接近開采上限時，應停止作業或調整巷道層位施工，以防超開采上限掘進。

（5）隨著龍東煤礦開采進度的加大，探巷掘進顯得尤為重要，探巷的布置應充分考慮為采區生產服務，西一探煤上山的設計施工應滿足回采巷道的要求。在開采上限復雜地質條件下探巷掘進應采取邊探邊掘的作業形式，根據探眼鉆探情況，分析地質構造情況，調整巷道層位，以確保探巷與回采巷道能合二為一，該探巷掘進技術的研究與應用，為復雜地質條件下探巷施工積累了寶貴經驗，在煤礦同類條件下，具有很高的推廣價值。

作者簡介：張雨（1975—），男，中煤集團大屯公司龍東煤礦掘進區隊工程師。

（責任編輯：文 森）