论文部分内容阅读
一、前言
一般来说，矿井在建井初期，距离地表较近，许多场合是在二迭系童子岩组之上的岩石中掘进作业。而复盖在此岩组之上的岩石基本上已风化，原生的结构整体性、稳定性遭到严重破坏，裂缝破碎带长期受地表水的浸蚀及地表泥砂的填充，也致使该区域地层风氧化带深度深、强度大，局部的围岩就象是由一块块的孤石夹伴泥沙堆积在一起。在此松软破碎围岩中掘进经常会发生冒顶事故，一方面影响了工程的进度，另一方面对安全也造成一定的威胁。为了对此类矿井的采掘安全进行研究，今以仙亭煤矿为例作技术探讨。
仙亭煤矿+660m总回风巷于2005年9月开始掘进，由于该工程处于+660m水平，距离地表较近，该工程即处于以上所述的恶劣环境中作业，且设计断面主要为8.1m2的大断面。因此，巷道的掘进和支护面临着重重困难。如何采用可行的安全技术措施，保障施工进度，防止发生冒顶事故，确保施工安全，是一大难题。
二、主要技术方案及措施
1、采取控制爆破技术。针对施工中围岩破碎情况，采用控制炮眼深度、间距，严格控制装药量（局部周边眼装药量控制1/5～1/2节），必要时增打周边空眼，采用切割预裂爆破技术，降低爆破对围岩的破坏程度。
2、采用巷道两翼及上部超前，中下部滞后的施工方法。通过采取这一措施，使中下部围岩自然抵御迎头片帮，起到了控制围岩暴露面积，缩短围岩暴露时间的作用，降低了工作面初期的支护难度，为工作面的正常支护赢得宝贵的时间。
3、采用金属锚杆超前护顶、前探梁超前支护措施，控制顶板垮落，确保施工安全。由于工作面岩性总体为孤石堆积，一旦掉落一块，必将接二连三，而且冲击力对支架的影响特别大。因此，控制巷道断面以外的岩石冒落成为该技术应用的关键所在。施工中，采用3.5m长钻杆凿眼，φ25×3m焊接管作为锚杆材料，锚杆间距视情况控制在0.25m～0.4m之间，排距控制在1.2m～2.0m之间。采取这一措施，使工作面的顶帮孤石均处在锚杆和支架的控制之内，可有效地控制顶板的冒落，降低岩石冒落对支架的冲击力，结合采用超前支护，保障施工安全。
4、加强支架的整体性。在金属拱架间设置4～5根Φ16钢筋结合螺帽固定的拉杆，视情况补打支架间的纵向竖向支撑等，降低支架的架设难度，保证支架的架设安全，显著提升了支架的整体稳定性。
5、合理选择支护强度。原设计采用15～18kg/m钢轨拱架，其受力性能较差。经论证，采用9#矿工钢作为支架材料，矿工钢拱架连接位置根据各作业地点原始条件情况灵活选择，使矿工钢拱架在满足支护强度的前提下尽可能达到方便现场操作；此外，根据各地点巷道压力情况，适当控制棚距，并酌情增设竖撑等，棚距由原常规的1m调整为0.6m～0.8m，保证支架强度满足要求。
6、适时采用短掘短砌施工方法。+660m总回风巷局部极破碎，巷道压力巨大。对此，及时组织短掘短砌施工方法，确保支护强度，避免了冒顶后患。
7、坚持一次成巷。实施一次成巷施工，避免了二次扩刷可能造成的冒顶隐患，减少了二次支护成本和施工难度。
8、加强现场施工安全管理。针对各施工段的围岩破碎情况，适时组织现场跟班技术指导，保障作业地点退路畅通，做好必要的退路、支护防范等工作，为松软破碎带岩层掘进的施工安全保驾护航。
三、取得成效
1、确保施工安全。通过采取上述措施，使所有的作业人员均能在支架及锚杆的保护下进行作业，确保了施工人员的生命安全。
2、减少冒顶工程量。刚开工时，由于未采取以上施工技术，造成了三处大的塌方。而经过采取以上措施后，就再无冒顶现象发生。
3、显著降低坑木耗。施工初期，由于经验不足，选择的支护间距为1m，使用18kg/m钢轨，支护强度不够，发生长度8m的冒顶，接顶使用φ14×4m 木柱267根、板皮800块，耗用坑木共计30.16m3。采取防冒顶措施后每米耗用坑木0.61m3，节约坑木203.84m3，创造效益13.24万元。
4、保障施工进度。在+660总回风巷工程，设计断面跨度大的情况下，每月平均单进达60m以上。
5、稳定职工队伍。在施工初期，由于未采取以上安全技术措施，对顶板冒顶控制能力差，施工安全受到严重威胁，且施工进度慢，导致个别职工产生惧怕畏缩情绪，自采取安全技术措施后，施工安全得到保障，无一工人退出。
6、一次成巷的效果。按设计断面一次成巷，减少二次扩刷时应力加大、顶板管理难度加大而产生的冒顶。而在前期的施工中，没有一次成巷，而是采用小断面掘进后扩刷成巷，产生大冒顶，处理了一个月半。
四、结束语
总结仙亭煤矿松软破碎围岩掘进施工的经验教训，我们认为，对松软破碎围岩的井巷掘进施工，必须严加控制顶板，防止产生冒顶现象，一旦产生冒顶，将大幅度加大处理难度，且作业人员必须在空顶下装顶,操作安全难于得到保障。通过实践的检验，上述安全技术措施技术上可行、经济上合理、安全上可靠，可供其它矿山恶劣破碎地层掘进施工借鉴。
一般来说，矿井在建井初期，距离地表较近，许多场合是在二迭系童子岩组之上的岩石中掘进作业。而复盖在此岩组之上的岩石基本上已风化，原生的结构整体性、稳定性遭到严重破坏，裂缝破碎带长期受地表水的浸蚀及地表泥砂的填充，也致使该区域地层风氧化带深度深、强度大，局部的围岩就象是由一块块的孤石夹伴泥沙堆积在一起。在此松软破碎围岩中掘进经常会发生冒顶事故，一方面影响了工程的进度，另一方面对安全也造成一定的威胁。为了对此类矿井的采掘安全进行研究，今以仙亭煤矿为例作技术探讨。
仙亭煤矿+660m总回风巷于2005年9月开始掘进，由于该工程处于+660m水平，距离地表较近，该工程即处于以上所述的恶劣环境中作业，且设计断面主要为8.1m2的大断面。因此，巷道的掘进和支护面临着重重困难。如何采用可行的安全技术措施，保障施工进度，防止发生冒顶事故，确保施工安全，是一大难题。
二、主要技术方案及措施
1、采取控制爆破技术。针对施工中围岩破碎情况，采用控制炮眼深度、间距，严格控制装药量（局部周边眼装药量控制1/5～1/2节），必要时增打周边空眼，采用切割预裂爆破技术，降低爆破对围岩的破坏程度。
2、采用巷道两翼及上部超前，中下部滞后的施工方法。通过采取这一措施，使中下部围岩自然抵御迎头片帮，起到了控制围岩暴露面积，缩短围岩暴露时间的作用，降低了工作面初期的支护难度，为工作面的正常支护赢得宝贵的时间。
3、采用金属锚杆超前护顶、前探梁超前支护措施，控制顶板垮落，确保施工安全。由于工作面岩性总体为孤石堆积，一旦掉落一块，必将接二连三，而且冲击力对支架的影响特别大。因此，控制巷道断面以外的岩石冒落成为该技术应用的关键所在。施工中，采用3.5m长钻杆凿眼，φ25×3m焊接管作为锚杆材料，锚杆间距视情况控制在0.25m～0.4m之间，排距控制在1.2m～2.0m之间。采取这一措施，使工作面的顶帮孤石均处在锚杆和支架的控制之内，可有效地控制顶板的冒落，降低岩石冒落对支架的冲击力，结合采用超前支护，保障施工安全。
4、加强支架的整体性。在金属拱架间设置4～5根Φ16钢筋结合螺帽固定的拉杆，视情况补打支架间的纵向竖向支撑等，降低支架的架设难度，保证支架的架设安全，显著提升了支架的整体稳定性。
5、合理选择支护强度。原设计采用15～18kg/m钢轨拱架，其受力性能较差。经论证，采用9#矿工钢作为支架材料，矿工钢拱架连接位置根据各作业地点原始条件情况灵活选择，使矿工钢拱架在满足支护强度的前提下尽可能达到方便现场操作；此外，根据各地点巷道压力情况，适当控制棚距，并酌情增设竖撑等，棚距由原常规的1m调整为0.6m～0.8m，保证支架强度满足要求。
6、适时采用短掘短砌施工方法。+660m总回风巷局部极破碎，巷道压力巨大。对此，及时组织短掘短砌施工方法，确保支护强度，避免了冒顶后患。
7、坚持一次成巷。实施一次成巷施工，避免了二次扩刷可能造成的冒顶隐患，减少了二次支护成本和施工难度。
8、加强现场施工安全管理。针对各施工段的围岩破碎情况，适时组织现场跟班技术指导，保障作业地点退路畅通，做好必要的退路、支护防范等工作，为松软破碎带岩层掘进的施工安全保驾护航。
三、取得成效
1、确保施工安全。通过采取上述措施，使所有的作业人员均能在支架及锚杆的保护下进行作业，确保了施工人员的生命安全。
2、减少冒顶工程量。刚开工时，由于未采取以上施工技术，造成了三处大的塌方。而经过采取以上措施后，就再无冒顶现象发生。
3、显著降低坑木耗。施工初期，由于经验不足，选择的支护间距为1m，使用18kg/m钢轨，支护强度不够，发生长度8m的冒顶，接顶使用φ14×4m 木柱267根、板皮800块，耗用坑木共计30.16m3。采取防冒顶措施后每米耗用坑木0.61m3，节约坑木203.84m3，创造效益13.24万元。
4、保障施工进度。在+660总回风巷工程，设计断面跨度大的情况下，每月平均单进达60m以上。
5、稳定职工队伍。在施工初期，由于未采取以上安全技术措施，对顶板冒顶控制能力差，施工安全受到严重威胁，且施工进度慢，导致个别职工产生惧怕畏缩情绪，自采取安全技术措施后，施工安全得到保障，无一工人退出。
6、一次成巷的效果。按设计断面一次成巷，减少二次扩刷时应力加大、顶板管理难度加大而产生的冒顶。而在前期的施工中，没有一次成巷，而是采用小断面掘进后扩刷成巷，产生大冒顶，处理了一个月半。
四、结束语
总结仙亭煤矿松软破碎围岩掘进施工的经验教训，我们认为，对松软破碎围岩的井巷掘进施工，必须严加控制顶板，防止产生冒顶现象，一旦产生冒顶，将大幅度加大处理难度，且作业人员必须在空顶下装顶,操作安全难于得到保障。通过实践的检验，上述安全技术措施技术上可行、经济上合理、安全上可靠，可供其它矿山恶劣破碎地层掘进施工借鉴。