一、前言
一般來說,礦井在建井初期,距離地表較近,許多場合是在二迭系童子巖組之上的巖石中掘進(jìn)作業(yè)。而復(fù)蓋在此巖組之上的巖石基本上已風(fēng)化,原生的結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性遭到嚴(yán)重破壞,裂縫破碎帶長期受地表水的浸蝕及地表泥砂的填充,也致使該區(qū)域地層風(fēng)氧化帶深度深、強(qiáng)度大,局部的圍巖就象是由一塊塊的孤石夾伴泥沙堆積在一起。在此松軟破碎圍巖中掘進(jìn)經(jīng)常會發(fā)生冒頂事故,一方面影響了工程的進(jìn)度,另一方面對安全也造成一定的威脅。為了對此類礦井的采掘安全進(jìn)行研究,今以仙亭煤礦為例作技術(shù)探討。
仙亭煤礦+660m總回風(fēng)巷于2005年9月開始掘進(jìn),由于該工程處于+660m水平,距離地表較近,該工程即處于以上所述的惡劣環(huán)境中作業(yè),且設(shè)計斷面主要為8.1m2的大斷面。因此,巷道的掘進(jìn)和支護(hù)面臨著重重困難。如何采用可行的安全技術(shù)措施,保障施工進(jìn)度,防止發(fā)生冒頂事故,確保施工安全,是一大難題。
二、主要技術(shù)方案及措施
1、采取控制爆破技術(shù)。針對施工中圍巖破碎情況,采用控制炮眼深度、間距,嚴(yán)格控制裝藥量(局部周邊眼裝藥量控制1/5~1/2節(jié)),必要時增打周邊空眼,采用切割預(yù)裂爆破技術(shù),降低爆破對圍巖的破壞程度。
2、采用巷道兩翼及上部超前,中下部滯后的施工方法。通過采取這一措施,使中下部圍巖自然抵御迎頭片幫,起到了控制圍巖暴露面積,縮短圍巖暴露時間的作用,降低了工作面初期的支護(hù)難度,為工作面的正常支護(hù)贏得寶貴的時間。
3、采用金屬錨桿超前護(hù)頂、前探梁超前支護(hù)措施,控制頂板垮落,確保施工安全。由于工作面巖性總體為孤石堆積,一旦掉落一塊,必將接二連三,而且沖擊力對支架的影響特別大。因此,控制巷道斷面以外的巖石冒落成為該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。施工中,采用3.5m長鉆桿鑿眼,?5%uD73m焊接管作為錨桿材料,錨桿間距視情況控制在0.25m~0.4m之間,排距控制在1.2m~2.0m之間。采取這一措施,使工作面的頂幫孤石均處在錨桿和支架的控制之內(nèi),可有效地控制頂板的冒落,降低巖石冒落對支架的沖擊力,結(jié)合采用超前支護(hù),保障施工安全。
4、加強(qiáng)支架的整體性。在金屬拱架間設(shè)置4~5根?6鋼筋結(jié)合螺帽固定的拉桿,視情況補(bǔ)打支架間的縱向豎向支撐等,降低支架的架設(shè)難度,保證支架的架設(shè)安全,顯著提升了支架的整體穩(wěn)定性。
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5、合理選擇支護(hù)強(qiáng)度。原設(shè)計采用15~18kg/m鋼軌拱架,其受力性能較差。經(jīng)論證,采用9#礦工鋼作為支架材料,礦工鋼拱架連接位置根據(jù)各作業(yè)地點原始條件情況靈活選擇,使礦工鋼拱架在滿足支護(hù)強(qiáng)度的前提下盡可能達(dá)到方便現(xiàn)場操作;此外,根據(jù)各地點巷道壓力情況,適當(dāng)控制棚距,并酌情增設(shè)豎撐等,棚距由原常規(guī)的1m調(diào)整為0.6m~0.8m,保證支架強(qiáng)度滿足要求。
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6、適時采用短掘短砌施工方法。+660m總回風(fēng)巷局部極破碎,巷道壓力巨大。對此,及時組織短掘短砌施工方法,確保支護(hù)強(qiáng)度,避免了冒頂后患。
7、堅持一次成巷。實施一次成巷施工,避免了二次擴(kuò)刷可能造成的冒頂隱患,減少了二次支護(hù)成本和施工難度。
8、加強(qiáng)現(xiàn)場施工安全管理。針對各施工段的圍巖破碎情況,適時組織現(xiàn)場跟班技術(shù)指導(dǎo),保障作業(yè)地點退路暢通,做好必要的退路、支護(hù)防范等工作,為松軟破碎帶巖層掘進(jìn)的施工安全保駕護(hù)航。