砂岩厚度呈中间厚.doc

文章编号： 刘福贵1，石鑫1，刘江伟1 (1. 中煤平朔集团 ，山西 朔州 036) 摘要：为了研究大断面大坡度巷道施工技术，在平朔井工三矿34201主运巷进行现场试验，得出大坡度巷道施工时，设备、材料、车辆的防倒防滑措施；总结出以机组为支点，悬空机组空转履带用钢丝绳牵引机尾的方法延伸皮带输送机；分析出采用皮带小架分组联架固定的方法实现皮带架防倒防滑；井工三矿还自主研制出挡带器，可有效对大坡度运行过程中发生断裂的皮带进行拦截；总结出“长探短掘”的探水方法；认为提高排水设施可靠性，保障排水系统畅通的措施，是避免积水和透水事故的发生的关键；提出锚杆支护迎山角的概念，推导出锚杆迎山角的计算公式，对大断面大坡度巷道施工具有重要指导意义。 关键词：大断面；大坡度；巷道施工 中图分类号：TD32 文献标识码：中煤平朔集团井工三矿井田范围内地质条件复杂，褶曲断层较为发育，煤层倾角变化频繁，且变化较大，巷道普遍存在大坡度施工的状态，有的巷道坡度甚至超过20°。施工大坡度巷道对掘进机上山割煤、延伸皮带机尾、下山探排水以及皮带架子的防倒防滑、车辆的防滑等方面都极为不利；煤层埋藏较浅和煤岩层风氧化严重引起的顶板破碎、导水裂隙发育，使得地表水能够顺利到达煤层顶板含水层，并进入工作面，从而恶化工作环境，影响掘进速度，甚至存在透水的危险，目前国内外没有很好的解决办法。国内外支护理论技术主要适用于坡度小于10°的巷道，对于大断面大坡度巷道的支护技术研究较少，认为单一的悬吊理论和组合梁理论已经满足不了大坡度条件下的支护要求。 目前国内对大坡度巷道施工问题研究比较多，分析了4种机械凿岩的大坡度巷道的施工方法[1]，开辟了大倾角巷道锚网锚索支护技术的新思路[2]，研究了适用于大倾角下山掘进的作业线配套设备[3]，采取引进设备、改造机具、重组工序、优化工艺等方法，实现能力综合配套，提高单掘进速度[4]。 井工三矿针对大坡度巷道施工中存在的问题进行了系统性研究，尤其提出了大坡度巷道锚杆支护迎山角的概念和设计方法，总结出一套大坡度巷道施工的关键技术，对现场有很强的指导意义。 1 工作面条件 井工三矿34201主运巷沿4煤掘进，煤层埋深155~212m，平均厚度8.89m，煤层倾角7~22°，平均厚度14°。直接顶为4.93m的厚层状砂质泥岩，老顶为6.42m的粗砂岩，底板为块状砂质泥岩。巷道规格为5200×3500mm，采用掘进机割煤。 由于巷道沿煤层底板施工，且掘进方向煤层倾角变化较大，使得巷道频繁处于大坡度上下山施工的状态。由于该区域地质条件复杂，褶曲、断层、角砾岩入侵等构造较为发育，使得掘进过程中经常面临割顶扫底、掘半煤岩巷甚至全岩巷道的现象。井工三矿掘进面普遍采用三一重工生产EBZ160型综掘机割煤，适用最大坡度±17°。当上山坡度超过17°，或大坡度截割较硬岩石时，掘进机与底板的摩擦力很难达到炮头截割所需的支撑力，造成截割困难。当上山坡度超过14°时，采用掘进机拉皮带机尾时，会出现打滑，爬坡困难的现象，对施工不利。井工三矿采用无轨胶轮车运输，车辆运输过程中也会出现爬困难、停车不稳等安全隐患。 工作面采用1870m长的胶带输送机运煤，其中有1/3的皮带煤层角度大于12°，最大倾角22°，皮带小架倒架、下滑现象明显。当皮带突然断裂，煤和皮带整体下滑，会引起严重的安全事故，对运输系统安全管理极为不利。 4煤直接顶为砂质泥岩隔水层，老顶为含水丰富、导水能力强的粗砂岩，该区域地层为向斜构造，砂岩层呈两边薄、中间厚的形态，轴部附近岩层储水体积大。由于34201主运巷通过向斜轴部，且风化裂隙、构造裂隙、掘进活动产生的冒落裂隙以及封闭不良钻孔等，都会一定程度上沟通顶板砂岩水，容易造成工作面涌水量加大，给巷道施工增加困难，甚至会产生透水事故。 2 掘进机防滑技术 为避免工作面内综掘机、车辆及皮带等设备倾倒下滑，以及由于坡度较大引起的割煤、拉机尾困难，和由此带来的安全隐患，需采取系统的防倒防滑安全技术措施，避免出现人员、设备安全隐患，保证工作面的安全生产。 2.1 设备、材料防滑技术 综掘机大坡度上山割煤前，在履带下方铺设道木，将后支撑打开，牢牢顶住底板，并用道木堰住后开始割煤。综掘机停止工作和检修前，必须将掘进机切割头落地，并将机组的履带用道木堰住，防止机组下滑伤人；综掘机驾驶室必须设置防护栏，防止大块煤滑落伤人；综掘机上严禁放置锚杆机、风煤钻、锚索加压器等物件，防止滑落伤人。 皮带机尾拉好后必须及时打好地锚，防止皮带架下滑，地锚要牢固、可靠，严禁截地锚锚杆。皮带机开启后，皮带尾前不得有人员滞留，防止大块煤滚落伤人。 工作面所使用的支护材料，要平放在材料架内，锚杆机要放在锚杆机架内，严禁竖靠在帮上，防止倾倒伤人。 2.2 机组空转履带拉移机尾技术 工