复杂地质条件下如何实现大断面岩巷的快速掘进

复杂地质条件下如何实现大断面岩巷的快速掘进

摘要：安徽淮北矿业集团临涣煤矿轨道大巷为岩石大巷，施工中应用机械化合作、做到孔光面爆破、快速施工，在围岩复杂、运输紧张的条件下，取得了月进尺130m的好成绩。分析了影响快速掘进的地质相关因素，提出了进一步加快速掘进速度的新方法。

关键词：复杂地质条件 大断面快速掘进探讨

引言

临涣煤矿位于安徽省濉溪县和蒙城、涡阳县交界处临涣镇境内，其中心东距宿州市约55km，东北距淮北市区约65km。西南约10km处有铁运处临涣分处小胡孜铁路编组站；区内公路与干线相连可达涡阳、蒙城、宿州等地，采区地表为第四系及第三系特厚松散层覆盖，平均厚约250米，地面地势较平坦，一般海拔标高28.00m。

1水文地质条件分析

临涣煤矿采区位于矿井中南部，南起6煤层露头及高长营孜断层上盘断煤交线；北至F高-7断层下盘和矿井工广保护煤柱线；东以采矿权登记边界作为采区边界；西至DF2断层下盘断煤交线，东西宽600m～1600m，南北长约2400m，面积约2.3Km2。采区地表为第四系及第三系特厚松散层覆盖，平均厚约250米，地面地势较平坦。

1.1地表水

矿区地势较平坦，地面标高为26.38～29.78m，一般28.00m。由西北向东南略微倾斜。本矿井范围内无较大的河流，人工沟渠流量均受大气降水控制，每年7-9月份雨季，河水位较高，流量较大。每年10月至次年3月枯水季节，水位较低，干旱严重时甚至断流。

1.2含、隔水层（组、段）

1.2.1新生界松散层含、隔水层（组）

矿井新生界松散层厚度受古地形控制，大致上有自东南向西北逐渐增厚的趋势。松散层两极厚度248.85～275.05m,平均259.95m。按其岩性组合特征及其与区域水文地质剖面对比，自上而下可划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组）。

1.2.2二叠系煤系含、隔水层（段）

二叠系岩性由砂岩、泥岩、粉砂岩、煤层等组成，并以泥岩、粉砂岩为主。

其中泥岩、粉砂岩可视为隔水层，砂岩层组成含水层，各含水层之间均为有效隔水层。砂岩层的富水性主要取决于其裂隙发育程度、连通性和补给条件。地下水主要储存和运移在以构造裂隙为主的裂隙网络之中，以储存量为主。主采煤层顶底板砂岩裂隙水是井巷开拓、煤层开采时矿井直接充水水源。总的来说，煤系砂岩裂隙含水层富水性较弱。

2工程概况

2、1工程概况

安徽淮北矿业集团临涣煤矿轨道大巷设计全长1200m，设计巷道支护形式为锚注支护，掘进宽度5.5m，高度4．5m，掘进断面 20.4M2 。锚杆间排距700×700mm，钢筋网由中6圆钢编焊而成，网孔规格为100×100mm，喷砼厚度150mm。注浆孔间排距为1．5×1．5m，每孔注浆量平均为50kg水泥。

2．2复杂的施工地质情况

根据施工实际揭露情况，所穿围岩依次为砂质泥岩、中粒砂岩和浅灰泥岩。巷道穿插过中粒沙岩后的围岩情况变得比较复杂，曾先后揭露三条断层，造成工作面节理发育，见风风化，片帮掉顶现象严重，给施工带来了一定困难。

3施工方法及机械化配套设备

我们在施工中，采用中深孔光面爆破技术，直眼掏槽，眼深选择在2．2—2．5m。考虑巷道断面大的特点，采用5台风锤同时打眼，采用P一60B耙斗装岩机装矸，电机车为后配套设备的作业线，喷浆机采用ZP-VII型号，一台使用，一台备用，激光指向仪指向。

4组织施工管理

组织施工为“三八”制作业方法，施工工艺为“三掘一喷一注”，即三个掘进班，每圆班放三炮,单进1.60m，并负责工作面初喷；喷浆班负责巷道成巷，挖掘砌水沟，同第一掘进班平行作业；注浆班负责打注浆锚杆和喷浆，同第二掘进班平行作业。

5工程施工的主要方法

5．1选择合理的炮眼间距及深度，实现光面爆破

在最初的施工中，曾出现因钻爆质量差，爆破进尺少，而工作面岩石又遭到严重破坏，给再次打眼施工造成很大的困难，出现了因工作面不平整，岩石多，炮眼无法准确定位、卡钻等现象，需经过多次钻爆调整，才能达到理想效果。在炮眼施工中严格用激光指向仪定位，每茬炮钻孔前必须用尺画线，定出炮眼位置，并利用激光束校正钻空质量，以确保爆破质量，实现准确定位。

在掘进中超挖、欠挖是影响施工速度的主要因素之一，超挖需多出矸多充填砼，欠挖需用风镐或二次放震动炮开帮，这样都会大大延长循环时间，破坏正规作业循环。因此，对打眼工人实行了定人、定钻、定眼位、定质量，分区划片责任，并要求工程技术人员根据预测围岩性质，及时调整爆破参数，力争做到光面爆破。

5．2组织生产措施

在保证安全和不违反《煤矿安全规程》的前提下，大力开展多工序平行交叉作业，尽量利用有限的时间和空间。我们制订了一些针对性的专门措施，如专人画轮廓线，分区域定人、定钻、定眼位、定质量，专人拆接风筒，专人负责挂耙矸机到工作面之间的风水带，专人扛钎子，专人扛风锤；工作面画轮廓线与接风水带平行，工作面打眼与出矸平行，装药与撤工具平行，打锚杆喷浆与铺道移耙矸机平行，工作面倒矸与清理现场平行等，做到准备、施工两不误，提高劳动工作效率。我们把掘进作业班组工资、奖金同爆破进尺、光爆效果、设备日常维护、文明施工挂钩，维护工和其它辅助人员工资和奖金同掘进作业班挂钩，并同日常的工作质量挂钩，有效结合。

5．3 铺轨措施

我们在快速掘进施工中，工作面循环时间短，轨道运输频繁，同时大断面施工可以铺设双轨道，加快了重车和轻车的合理调车速度，保证了工作面矸石及时运出，保证了清底交窑和避免局部底高，保证了铺轨道时不再需要放炮卧底，确保了正规作业循环。

同时，在巷道施工中坚持全面质量管理，上道工序为下道工序服务，建立健全质量保证体系，强调过程控制，特别是关键过程控制。如对掘进班，特别强调质量跟踪和控制，下一班检查上一班的光爆成型，做到接茬面光滑平整，如出现波浪型和台阶面，要立即处理，施工不留后患，违反者严重者给予处罚。

实践证明，淮北矿业(集团)临涣煤矿在复杂地质条件下实现大断面岩巷的安全掘进技术，是淮北矿区煤巷道支护的重大技术改革。与传统支护形式相比取得了较好的技术经济效益，为复杂条件下煤巷实现锚、网、梁支护提供了可靠的依据，可在相似的条件下推广应用。

参考文献：

[１]刘从喜，浅谈大隧道快速掘进机械配置《中国煤炭》2011.8

[２]李晓维，煤矿井巷道掘进超前探测技术现状《煤炭科学技术》2011.9