巷道在断层构造带贯通掘进的新方法探讨

技术研究

巷道在断层构造带贯通掘进的新方法探讨马磊（潞安集团司马煤业有限公司，山西长治047105）

摘要：结合山西大同煤矿集团公司忻州窑矿的实际情况，对巷道在断层构造带贯通掘进的方法展开了有效的分析，

希望对巷道的掘进有一定的借鉴意义。

关键词：巷道；断层构造带；贯通；掘进；新方法中图分类号：TD263.5+6文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)02-0111-02

DiscussiononNewMethodofRoadwayTunnelingthoughinFaultStructureZone(SimaCoalIndustryCo.,Ltd.,Lu'anGroup,Changzhi047105,Shanxi,China)

Abstract:BasedontheactualsituationofXinzhouyaoCoalMineofShanxiDatongCoalMineGroupCo.,Ltd.,thispapercarriedoutaneffectiveanalysisofthemethodofroadwaytunnelinginthefaultstructurezone,hopingtobeofcertainreferencesignifi-cancetotheroadwaytunneling.

Keywords:roadway;faultstructuralzone;holingthrough;tunneling;newmethod

MALei

0引言

山西大同煤矿集团公司忻州窑矿从20世纪初期开始直到现在，已经有将近100a的开采历史，每年的开采产量接近2.0×106t。随着开采年限的延长，该窑矿出现了各种各样的问题，例如出现断层、陷落柱等与地质情况密切相关的问题，这类问题给煤矿公司的开采工作带来了一定的困难，不利于矿井与矿井之间的紧密衔接。另外，这类问题的出现也给员工的人身安全带来了一定的威胁。因此，在实际掘进过程中，必须重视巷道在断层构造带贯通掘进的新方法，以免出现类似的问题，给煤矿企业带来经济损失。与其切巷进行贯通：当2105巷道与其切巷之间的距离为50m时，以较小的坡度来对2105巷道的腰线进行爆破处理，直到爆破的程度能够让2105巷道与其切巷有效地贯通时就可以停止爆破处理工作了。切巷断层

3m

2105巷底煤

1忻州窑矿概况

11#层东一盘区8105面为一次采全高综合开采工作面，主要的掘进巷道包括2105巷道、5105巷道、切巷，这些巷道统一采用从顶部掘进的方式。在实际掘进的过程中，工作人员在距离2105巷道还有一段距离时遇到了断层，该断层落差为3.5m。另外，在对2105巷道进行探测的过程中，发现2105巷道与临近的切巷顶板标高相差3.5m，并且经检测发现2105巷道的煤层厚度约为4.5m。为了有效保证2105巷道与其切巷能够在较好的条件下互相贯通，需要解决的一个非常重要的难题就是2105巷道与其切巷并不在同一个水平面。这个问题处理好了，将对煤矿的后续开采是非常有帮助的。图1所示即为该巷道的切面示意图。图12105巷道与其切巷在实际贯通前的切面示意图

2传统方法与新方法的比较分析

传统的施工方案主要采取如下方法来对2105巷道收稿日期：2018-12-05

作者简介：马磊，1987年生，男，陕西榆林人，2012年毕业于西南科技大学采矿工程专业，助理工程师。

新的施工方案主要采取如下方法来对2105巷道与其切巷进行贯通：当2105巷道与其切巷之间的距离为50m时，使用掘进机以合适的距离掘进，之后再根据传统的方法以较小的坡度来对2105巷道的腰线进行爆破处理，直到爆破的程度让2105巷道与其切巷能够有效地贯通时就可以停止爆破处理工作了。下面分别列举传统的施工方法与新的施工方法的优缺点。传统施工方法的主要优点：a)施工工艺相对来说比较简单；b)节约支护锚杆。传统施工方法的缺点也是非常明显的，主要包括以下几点：a)施工过程非常复杂；b)耗费的时间长；c)花费较多的资金，成本相对较高；d)在掘进的过程中掘进的距离相对较远，需要耗费较多的人力和物力。新施工方法的优点主要包括以下几点：a)施工过程相对来说比较简单，掘进机掘进的距离也相对较短；·111·

2019年第2期b)需要耗费的时间较短，有利于巷道与其切巷之间的衔接；c)花费较少的资金，成本相对较低；d)在施工过程中不易出现不必要的机电事故[1]。新施工方法的缺点主要为：在实际施工过程中可能会浪费一定量的支护锚杆。总体来说，新施工方法的优点要多于传统的施工方法。从这个角度来说，将新的施工方法应用于巷道断层构造带贯通掘进过程中更加合理，在实际中，应加强新方法在巷道掘进过程中的应用。下面具体阐述实际中新施工方法的施工要求。3

新施工方法的具体施工要求

3.1施工顺序新施工方法具体的施工顺序为：a)在距离切巷10m的时候，运用掘进机以较小的坡度进行掘进，注意根据切巷的实际情况确定掘进的深度，尽量保证巷道与切面之间的水平差小于2.5m，这样的掘进才能发挥实际作用；b)在距离切巷50m的时候，先以4.5m的巷高进行掘进，紧接着再让掘进机往后退的同时把挑顶眼打好，之后再由外向内依次展开有效的爆破，直到挑顶与需要贯通的2个巷道保持紧密的连接方可停止工作；c)采用钻爆的方法让巷道能够与其切巷贯通，贯通后再用掘进机处理掘进过程中产生的碎石[2]。3.2技术要求在采用新施工方法的过程中，需要注意以下几个方面的问题：a)在对2105巷道挑顶眼的过程中，需要注意从切巷开始挑起，眼深2.5m，每往外1m都需要相应地递减0.15m。总的挑顶长度为23m（这个长度包括切巷段的长度，具体为7m）；b)注意2105巷道的挑顶段，在顶板处采用4排树脂锚栓和2排直径椎=17.8mm、长度L=5300mm的锚索对其开展联合支护，顶锚栓排距0.9m，杆距1.0m，锚索排距1.5m，索距3.0m；两帮采用2排直径椎=18mm、长度L=2000mm的树脂锚栓并挂4.0m×1.7m（长×宽）金属菱形网联合支护，帮锚栓排距1.1m，杆距1.2m；c)顶锚的固力应当被限制在一定的范围内，与此同时，帮锚栓锚的固力也应当被限制在较为合理的范围之内；d)对于绞车的应用也有一定的要求，在实际工作过程中，应保证绞车与切巷保持一定的距离，并确保在达到一定的距离后能够移动一次。使用一定量的锚杆对底座进行有效的固定；e)在爆破的过程中也有一些要求需要注意，即在打眼的过程中要实现瞬间爆破，不能拖延太久，这就对爆破的施工工艺提出了一定的要求。煤矿开采允许使用三级乳化炸药，最后需要用黄土等对其进行封孔处理；f)2105巷垫矸后，巷道高度不低于2.8m，坡度不大于+6毅，如图2所示[3]。4

主要施工工序的安全措施

4.1爆破作业中应当采取的安全防范措施在实际的爆破作业过程中，需要采取一些安全措施进行有效的防范，从而避免一些安全事故的发生。·112·

2019年2月

爆破作业中具体的安全防范措施主要包括以下几个方面：a)在实际的爆破作业过程中，必须严格遵守相应的规定，例如“三人联锁放炮制”“一炮三检制”等规定；b)在每次爆破作业开展前，需要展开详细的检查，以确保施工工具的安全性，有效避免在实际施工过程中安全事故的发生。在爆破作业中应用的各种机电设备都需要用旧皮带维护好，有效防止爆破过程中出现打坏的现象；c)在实际的爆破过程中，应当注意在施工点100m附近设置相应的岗位，派专人看守，有效防止附近的人或车进入爆破作业范围内，以免出现安全事故。当爆破作业结束后，需要检查浓烟中CO的浓度，等CO浓度降到足够低的时候才能够开展其他作业，否则会出现CO中毒现象；d)需要注意的是，在爆破作业结束后，还需要重新固定距离炮点20m的锚栓[4]。挑顶段

2105巷与切巷贯通处

2105巷

垫矸段

图22105巷道与其切巷贯通之后的剖面示意图

4.2耙斗耙岩作业中应当采取的安全防范措施在实际耙斗耙岩作业的过程中，也需要采取一些安全措施进行有效的防范，从而避免一些安全事故的发生。耙斗耙岩作业中具体的安全措施主要包括以下几个方面：a)在实际的工作开展之前，需要对作业的机器展开较为详细的检查，以确保其符合施工的安全性要求，还需要保证在作业前没有人在周围活动；b)严格防止有人进入作业区域内；c)当同时开展耙斗耙岩和打眼时，需要保证机器的尾部与工作面之间的距离超过8m。4.3贯通作业中应当采取的安全防范措施在实际的贯通作业过程中，需要采取一些安全措施进行有效的防范，从而避免一些安全事故的发生。贯通作业中具体的安全措施主要包括以下几个方面：a)将2个巷道探通后，应当马上停止掘进工作而开始支护的工作，并向相关领导汇报实际的工作情况，没有上级的指示不允许开展相应的贯通工作；b)在巷道正式贯通前，应有专门的工作人员对巷道内的瓦斯浓度进行相应的检测，如果瓦斯浓度没有达到相应的标准，是不允许做相应的贯通的；c)选用钻爆法对两个巷道进行相应的贯通。另外，在实际贯通的过程中必须有相应的领导在旁边详细指导工作，确保贯通工作的每一步都进展顺利；d)当两个巷道经过一定的作业已经达到贯通的目的时，如果出现贯通顶板破碎的情况，则需要采取有效的措施进行维护[5]。（下转163页）

2019年第2期冯卫敏：大采高综采工作面远距离供电供液在赵庄煤业的应用2019年2月

m，考虑到工作面切眼长度及电缆敷设富裕量，移动变电站距切眼最远距离应不超过1000m。同时，按照1.5倍富裕系数对采用3150kV·A移动变电站、移变至采煤机组合开关之间敷设双趟150mm2电缆进行了核算，以供参考：采用3150kV·A移动变电站，单趟2

150mm电缆，最远供电距离1700m；采用2500kV·A移动变电站，移变至采煤机组合开关之间敷设双趟150mm2电缆，最远供电距离2400m；采用3150kV·A移动变电站，移变至采煤机组合开关之间敷设双趟150mm2电缆，最远供电距离2600m。赵庄煤业对移变高低压开关增设了数据转换模块，将数据信号转换后通过分站和井下工业环网实现数据实时上传，在地面通过软件将井下移变高低压头的整定信息和实时运行情况显示出来，并能在地面实现远程分闸、合闸、实验、调整整定数据等控制功能，如图1所示。供液方式；c)对于远距离供电，主要受制于采煤机启动压降和带载能力，工作面采取两进一回布置方式，带式输送机和负荷列车能够实现分巷布置的，优先采用现在的供电方式，巷道底板条件较好时推广使用自移式负荷列车；对于巷道地质条件差或采用一进一回巷道布置方式，需将负荷列车与顺槽带式输送机同巷布置的，可采用远距离供电方式。矿井大采高工作面首次进行远距离供电时，要委托设计单位进行设计，对供电距离进行核算；要充分考虑理论计算与实际存在的偏差及其他不确定因素，制订备用方案；刮板输送机建议使用变频驱动方式。表6远距离供电供液和现有供电供液模式的优缺点对比表

优点

a)主要供电供液设备在固定地点便于维放置，设备运行环境较好，

护管理；b)更换备品备件时运输距离短，运输路线通畅；c)使用自移式负荷列车时，采用远距离供液能

远距离

够实现不带电移动负荷列车；d)负

供电供

荷列车和顺槽带式输送机需同巷

液模式

布置时，采用远距离供电供液加开关架的模式能够节约顺槽巷道空间，在巷道地质条件差时可减少巷修工作量；e)减少移动负荷列车工

作量，便于安全管理

缺点

设备启a)低压供电距离长，

尤其是采动、运行时压降大，

煤机，带载启动能力差；b)供

对液距离长，压力损失较大，

液管、连接件要求较高；c)高

（包括接头）压液管、低压电缆

管理维护工数量多、距离长，

作量大，故障点多；d)回采过

电缆的工作量程中拆除液管、

大；e)移变、泵站距离控制台较远，不便于集中控制

图13307工作面移动变电站监控系统图

4主要优缺点对比

远距离供电供液和现有供电供液模式的优缺点对比见表6。5结语

a)通过现场试验，采用2500kV·A移动变电站、单趟150mm2电缆向采煤机供电，供电电缆长度最远可达1500m；采用现有泵站，椎88.9mm管路两进两回，供液距离可达2000m以上；b)对于大采高工作面供液方式的选取，现有模式和远距离供液模式各有优缺点，矿井可根据现场需求自行选择。对于采用自移式负荷列车的大采高综采工作面，优先采用远距离a)主要供电供液设备距离工作面近，设备运行环境中粉尘浓度较高；b)更换备品备件时

设备运行、启a)低压供电距离短，

运输距离长；c)使用自移式负

动时压降小，带载启动能力强；b)

荷列车时，泵站放在列车上，

供液距离短，压力损失小；c)高压

现有供必须带电移动负荷列车；d)负

数量少、距液管、电缆（包括接头）

电供液荷列车和顺槽带式输送机同

离短，便于管理维护；d)回采过程

模式巷布置时，巷道断面要求高、

中拆除液管、电缆的工作量小；e)

对复杂巷道条人行通道不畅；

移变、泵站与控制台放置在一起，件适应能力较差，在底鼓、巷

便于集中控制管理

帮变形严重的顺槽巷道内通过时困难；e)负荷列车过长，移动时较为危险

参考文献：［1］瞿安连.电子电路［M］.武汉：华中科技大学出版社，2010.［2］赵桂钦.电路与电子技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

（责任编辑：刘晓芳）

（上接112页）

5结语

焦煤科技，2017(6)：43-46.

［2］黄向良，姚飞，司广宏.断层构造区微震异常活动规律分析及

巷道冲击防治研究［J］.煤，2017(10)：6-9.

［3］杨保华.浅谈断层构造在煤矿生产中的利用［J］.山西焦煤科

技，2005(增刊1)：45-46.

［4］杨巧梅，于闪闪，张鹏，等.断层构造对煤矿安全生产的影响分

析［J］.煤炭经济研究，2012(9)：96-98.

［5］李建林，张洪云，冯有利，等.煤矿断层构造复杂程度的非线性

分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2011(4)：69-73.（责任编辑：刘晓芳）

综上所述，在巷道断层构造带贯通掘进的过程中必须采用有效的方法，这样才能够既保证工作效率，又能够带来较好的经济效益。与传统的施工方法相比，新的施工方法具有较为明显的优势，可以考虑推广使用。实际中，在采用新方法进行施工的过程中，也应当注意采取有效的安全防范措施。参考文献：［1］张泽.煤巷掘进安全过断层构造带技术研究与应用［J］.山西

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