煤礦斜井井底車場(chǎng)交岔點(diǎn)施工技術(shù)分析

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摘要：沁裕煤礦的副斜井車場(chǎng)已經(jīng)掘進(jìn)完成，需要對(duì)車場(chǎng)連接處的交岔點(diǎn)進(jìn)行施工。為了保證掘進(jìn)的速度和效率，采用了鉆爆法施工。詳細(xì)地介紹了交岔點(diǎn)的施工方案和支護(hù)方式，并簡(jiǎn)單介紹了采取的安全措施，可以為類似條件下井底車場(chǎng)交岔點(diǎn)的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：副斜井；井底車場(chǎng)；交岔點(diǎn)；施工方案；支護(hù)方式

在井底車場(chǎng)施工完成后，需要施工與大巷連接的道岔。保證道岔的施工質(zhì)量和速度，對(duì)于井底車場(chǎng)快速投入使用具有重要的意義。由于道岔施工時(shí)涉及到彎道的施工，具有一定的施工難度。因此，選取合適的道岔施工方案以及施工過(guò)程中的支護(hù)方式十分必要。本文詳細(xì)地介紹了井底車場(chǎng)交岔點(diǎn)彎道的導(dǎo)硐法，可以為類似情況下彎道的施工提供一定的參考。

1工程概況

沁裕煤礦副斜井井底直線車場(chǎng)掘進(jìn)工程已施工完畢，接著將對(duì)車場(chǎng)與軌道大巷連接處的通道及3個(gè)交岔點(diǎn)進(jìn)行施工，3個(gè)交岔點(diǎn)的相對(duì)位置如圖1所示。依據(jù)煤炭工業(yè)濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院有限公司沁裕煤礦+900m井底車場(chǎng)交岔點(diǎn)施工設(shè)計(jì)圖，二號(hào)交岔點(diǎn)長(zhǎng)5.038m，掘進(jìn)體積208.2m3；三號(hào)交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度21.967m，掘進(jìn)體積541.2m3；五號(hào)交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度21.967m，掘進(jìn)體積541.2m3。井底車場(chǎng)巷道施工到二號(hào)交岔點(diǎn)位置時(shí)，先施工二號(hào)交岔點(diǎn)右轉(zhuǎn)彎巷道，一次成型到五號(hào)交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)位置后，開(kāi)始采用導(dǎo)硐法施工五號(hào)交岔點(diǎn)[1-2]。五號(hào)交岔點(diǎn)施工完畢后再用同樣的方案施工二號(hào)交岔點(diǎn)左轉(zhuǎn)彎巷道和三號(hào)交岔點(diǎn)。下面分析和介紹3個(gè)岔點(diǎn)的施工方案、支護(hù)方式和安全措施。

23個(gè)交岔點(diǎn)的施工方案

2.1二號(hào)交岔點(diǎn)的施工方案

先從副斜井井底車場(chǎng)開(kāi)始擴(kuò)刷二號(hào)交岔點(diǎn)至牛鼻子尖，擴(kuò)刷長(zhǎng)度為5038mm，寬度逐漸達(dá)到7020mm，高度達(dá)到4610mm；再?gòu)亩?hào)交岔點(diǎn)處以（右轉(zhuǎn)角22°28′29″）轉(zhuǎn)彎斷面（寬3500mm、高3550mm、直墻高1800mm）掘進(jìn)過(guò)渡段至4336mm處，調(diào)整中心線（右轉(zhuǎn)角18°38′9″），沿線繼續(xù)掘進(jìn)10988mm后，調(diào)整中心線（右轉(zhuǎn)角30°32′57″），然后再?gòu)呐１亲游逄?hào)交岔點(diǎn)處沿設(shè)計(jì)巷道右?guī)鸵詫?dǎo)硐法掘進(jìn)13800mm后，調(diào)整中心線（15#煤層西翼軌道大巷掘進(jìn)方位），沿15#煤層西翼軌道巷掘進(jìn)。五號(hào)交岔點(diǎn)施工完畢后，再?gòu)亩?hào)牛鼻子交岔點(diǎn)處以（左轉(zhuǎn)角18°9′36″）轉(zhuǎn)彎斷面（寬3500mm、高3550mm、直墻高1800mm）掘進(jìn)過(guò)渡段至4336mm處，調(diào)整中心線（左轉(zhuǎn)角22°57′2″），沿線繼續(xù)掘進(jìn)10988mm后，調(diào)整中心線（左轉(zhuǎn)角30°34′45″），然后再?gòu)呐１亲尤?hào)交岔點(diǎn)處以斷面掘進(jìn)13800mm后，調(diào)整中心線（15#煤層西翼軌道大巷掘進(jìn)方位），沿15#煤層軌道大巷掘進(jìn)。牛鼻子左右拐彎施工示意圖如圖2所示。2.2三號(hào)和五號(hào)交岔點(diǎn)的施工方案考慮到三號(hào)交岔點(diǎn)與五號(hào)交岔點(diǎn)處于對(duì)稱狀態(tài)，在施工時(shí)操作相同。下面只介紹五號(hào)交岔點(diǎn)的施工方案。

2.2.1導(dǎo)硐法施工五號(hào)交岔點(diǎn)因施工方向與交岔點(diǎn)方向相反，因此先采用導(dǎo)硐法施工。具體方法如下：巷道掘進(jìn)至A點(diǎn)后，以15#煤層西翼軌道大巷斷面為導(dǎo)硐斷面底板，沿設(shè)計(jì)巷道右?guī)鸵詫?dǎo)硐斷面掘進(jìn)。導(dǎo)硐巷道掘進(jìn)至B點(diǎn)后，按西翼軌道大巷斷面向前掘進(jìn)5m（采用永久錨網(wǎng)索噴支護(hù)），然后返回開(kāi)始擴(kuò)刷交岔點(diǎn)至設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)硐斷面為寬5300mm、高4450mm的半圓拱斷面。

2.2.2正臺(tái)階法擴(kuò)刷成型五號(hào)交岔點(diǎn)導(dǎo)硐施工完畢后再按照交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行擴(kuò)刷，擴(kuò)刷交岔點(diǎn)時(shí)進(jìn)行正臺(tái)階掘進(jìn)（因斷面較高，不能進(jìn)行全斷面一次爆破）。施工高度不足時(shí)，采用腳手架及寬度不小于300mm、厚度不小于50mm的木板搭設(shè)可靠的工作平臺(tái)。嚴(yán)格按照五號(hào)交岔點(diǎn)中腰線施工，控制好頂板每2m累加量。巷道擴(kuò)刷時(shí)要淺打眼、少裝藥、放小炮，炮眼深度1.0～1.5m，每個(gè)炮眼裝藥半卷，封泥長(zhǎng)度不得小于炮眼深度的1/2，每次起爆數(shù)量不超過(guò)5個(gè)。擴(kuò)刷夠一排支護(hù)距離時(shí)及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)。掘進(jìn)采用普通鉆爆法施工，鉆眼機(jī)具采用YT28型鑿巖機(jī)，配以六角中空鋼釬鉆眼，釬桿尺寸為Φ22mm×2500mm。爆破采用煤礦乳化炸藥，毫秒延期電雷管引爆，MFB-200型發(fā)爆器起爆。ZWY-120型耙矸機(jī)裝矸，4m3箕斗排矸，絞車牽引至井底車場(chǎng)掛鉤點(diǎn)。工序?yàn)榻唤影唷踩珯z查→檢查瓦斯→標(biāo)眼位→打眼→檢查瓦斯→裝藥連線→檢查瓦斯→撤人、放炮通風(fēng)→檢查瓦斯→檢查處理頂幫活矸危石→臨時(shí)支護(hù)→出矸→上部錨網(wǎng)支護(hù)→出矸→下部錨網(wǎng)支護(hù)→初噴→清理→下一循環(huán)[3]。

33個(gè)交岔點(diǎn)的支護(hù)方式

3.1臨時(shí)支護(hù)方式

放炮后采用“前探梁+螺母吊環(huán)+背板”進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。前探梁由長(zhǎng)3600mm的鋼管制成，用吊環(huán)和錨桿固定，要求前探梁尾部超出吊環(huán)不小于100mm。吊環(huán)型式為圓型，每根前探梁用2個(gè)吊環(huán)。吊環(huán)螺母必須與錨桿配套，螺母必須上滿絲，錨桿錨固力不小于100kN/根。前探梁與頂板間橫向用木背板背嚴(yán)，木楔塞緊。木背板為長(zhǎng)400mm、寬200mm、厚50mm的木板；臨時(shí)支護(hù)必須緊跟工作面，前探梁至工作面的距離不大于200mm，靠幫前探梁與巷幫距離為頂錨桿間距加300mm，且不大于1200mm，前探梁數(shù)量隨巷道尺寸變化而變化。放炮后最大控頂距不大于2000mm，放炮前最小控頂距不大于200mm。導(dǎo)硐巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。錨桿選用Φ20mm螺紋鋼錨桿，長(zhǎng)度2500mm，間排距700mm×700mm，藥卷使用K2335、Z2360樹(shù)脂錨固劑各1支；金屬網(wǎng)由Φ6mm圓鋼焊制，網(wǎng)格100mm×100mm，規(guī)格為2000mm×1000mm，搭接長(zhǎng)度100mm；托盤(pán)為150mm×150mm×8mm的金屬鋼板，噴漿厚度50mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20[4]。擴(kuò)刷時(shí)使用風(fēng)鎬刺掉噴漿保護(hù)層，剪開(kāi)網(wǎng)片，擰下錨桿螺母，卸下托盤(pán)。

3.2永久支護(hù)方式

采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)。a)錨桿形式和規(guī)格。桿體為Φ20mm高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，長(zhǎng)度2500mm，桿尾螺紋為M22。b)錨固方式。樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用2支錨固劑，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360，鉆孔直徑為30mm。c)錨桿托板。采用強(qiáng)度配套的拱型高強(qiáng)度托盤(pán)配合球形墊和減阻尼龍墊圈，托板尺寸為150mm×150mm×8mm，承載能力不低于190kN。d)錨桿布置。錨桿間距700mm，排距700mm，頂部錨桿按巷道中心線打設(shè)，使用數(shù)量隨巷道斷面尺寸變化而變化，錨桿預(yù)緊力矩不小于100N•m。e)錨桿角度。兩幫底部錨桿向底部下傾25°打設(shè)，其他垂直壁墻90°布置。施工錨桿時(shí)全斷面鋪設(shè)金屬網(wǎng)片，網(wǎng)片采用Φ6mm圓鋼加工而成，規(guī)格2000mm×1000mm，網(wǎng)目規(guī)格100mm×100mm，兩個(gè)網(wǎng)片必須搭接，搭接長(zhǎng)度100mm，搭接處必須連網(wǎng)，連網(wǎng)間距不大于200mm，采用雙股16#鍍鋅鐵絲雙絲雙扣梳辮法隔孔相連，布置在丁字筋或十字筋的交叉處，連網(wǎng)鐵絲扭結(jié)不小于3圈，扭結(jié)頭外露不小于30mm，朝向內(nèi)側(cè)。錨索規(guī)格：錨索材料為Φ17.8mm、1×7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度6500mm，延伸率4%，配合采用300mm×300mm×10mm的高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具，托盤(pán)要求拱高大于50mm，承載能力大于350kN。鉆孔直徑28mm，采用2支K2335和2支Z2360低黏度樹(shù)脂藥卷錨固，錨固長(zhǎng)度1900mm，錨索初次張拉達(dá)到200kN。錨索布置間排距2100mm×2100mm，巷道中心線垂直頂板打設(shè)，使用數(shù)量隨巷道斷面尺寸變化而變化。噴漿支護(hù)厚度150mm，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。每次噴漿時(shí)必須預(yù)留100mm的網(wǎng)邊，便于金屬網(wǎng)間搭接。

3.3加強(qiáng)支護(hù)

在牛鼻子尖處內(nèi)外兩側(cè)0.8m頂板處各打一排錨索，對(duì)頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。為防止爆破對(duì)牛鼻子尖處圍巖造成損傷，在幫上打2排對(duì)拉錨索，第1排位于牛鼻子尖向內(nèi)0.8m處，第2排位于牛鼻子尖向內(nèi)2m處；每排2根，第1根距巷道底板1m，第2根距巷道底板2.5m[5]；角度均與牛鼻子尖另一側(cè)巷道幫部切線平行。所有加強(qiáng)支護(hù)要在滿足施工條件下及時(shí)完成。

4頂板管理安全措施

嚴(yán)格敲幫問(wèn)頂制度，及時(shí)敲掉浮石活矸，防止掉渣傷人。必須堅(jiān)持正確使用超前臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。爆破后及時(shí)前移前探梁裝置，并用專用吊環(huán)加緊，在移動(dòng)前探梁時(shí)，要從外向內(nèi)進(jìn)行。要求前探梁必須緊固有效，打錨索前應(yīng)全面檢查頂板，確認(rèn)安全后方可工作，并堅(jiān)持執(zhí)行經(jīng)常性的敲幫問(wèn)頂制度。前探吊環(huán)每移動(dòng)一次，都要檢查它的結(jié)構(gòu)牢固情況，有無(wú)裂紋、開(kāi)焊、損壞等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)更換。巷道開(kāi)口前，施行淺打眼、少裝藥、放小炮的工藝開(kāi)口掘進(jìn)，兩巷交叉處或支護(hù)參數(shù)變更處用加密錨索方式加強(qiáng)支護(hù)。嚴(yán)格按照循環(huán)進(jìn)尺施工，最大控頂距不得超過(guò)規(guī)定。必須及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，加快打錨桿（錨索）速度，盡量縮短頂暴露時(shí)間和減小暴露面積，每次放炮后對(duì)工作面前后10m支護(hù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)失效錨桿、索及時(shí)補(bǔ)打。掘進(jìn)過(guò)程中要定期對(duì)巷道支護(hù)情況進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。確認(rèn)無(wú)安全隱患后方可繼續(xù)作業(yè)。

5結(jié)語(yǔ)

在井底車場(chǎng)掘進(jìn)完成后，需要對(duì)連接大巷的交岔點(diǎn)進(jìn)行施工。沁裕煤礦井底車場(chǎng)的交岔點(diǎn)在施工時(shí)采用了鉆爆法。在施工過(guò)程中，施工的工藝對(duì)于安全性和效率十分關(guān)鍵。詳細(xì)地介紹了井底車場(chǎng)交岔點(diǎn)的施工方案和采取的支護(hù)方式，重點(diǎn)介紹了導(dǎo)硐法和正臺(tái)階法在牛鼻子交岔點(diǎn)施工中的應(yīng)用，可以為不具備一次成巷施工條件的交岔點(diǎn)的高效施工提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］郭天龍.煤礦巷道掘進(jìn)施工與支護(hù)技術(shù)初探［J］.石化技術(shù)，2019，26(12)：242-243.

［2］李曉非.煤礦巷道支護(hù)方案與支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究［J］.能源與環(huán)保，2019，41(11)：127-130.

［3］陳旋.3-邊角082運(yùn)輸巷道支護(hù)設(shè)計(jì)及施工工藝［J］.中國(guó)礦山工程，2019，48(4)：26-29.

［4］呂兆海，趙長(zhǎng)紅，張藝耘，等.+786m水平車場(chǎng)交岔點(diǎn)支護(hù)與施工工藝研究［J］.中國(guó)煤炭，2015，41(1)：55-57.

［5］種波凱.牛鼻子交岔點(diǎn)巷道一次成巷技術(shù)［J］.中州煤炭，2015(3)：86-88.

作者：張建新 單位：山西蘭花沁裕煤礦有限公司