煤礦回風立井施工方案優化研究
時間:2022-02-22 04:22:24
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1分次裝藥分次爆破
打眼采用全斷面一次打眼,打眼設備為YT-28型風動鑿巖機[2],以工作面壓風管路為鉆機的動力源。為了保證鉆進過程中的連續性,每班需要配備至少3臺鉆機,兩用一備,避免出現異常。鉆進時采用了中空巖鉆桿,鉆頭直徑統一為43mm,鉆桿的長度可根據煤礦井下的地質情況選擇。在地質條件堅硬的地方選擇長度為2.2m的長鉆桿,在地質條件松軟的地方選擇長度為1.5m的短鉆桿,滿足不同地質條件下的鉆進安全性需求。在循環進度為1.2m的情況下,第一次爆破設計炮眼96個。其中,輔助眼72個,眼距為500mm,眼深1.5m,角度90°,每眼裝藥量設計為3卷;周邊眼24個,眼距500mm,眼深1.5m,角度82°,每眼裝藥量設計為3卷。第一次爆破設計最大裝藥量為57.6kg。第二次爆破設計炮眼69個,其中輔助眼50個,眼距500mm,眼深1.5m,角度90°,每眼裝藥量設計為3卷;周邊眼19個,眼距500mm,眼深1.5m,角度82°,每眼裝藥量設計為3卷。第二次爆破設計最大裝藥量為41.4kg。循環進度1.2m情況下回風立井延深段炮眼布置及爆破聯線結構如圖1。爆破時采用分次裝藥分次爆破成巷的方法。第一次爆破時,將第二次爆破炮眼用炮棍、鍬把等堵住,再用廢舊皮帶進行覆蓋保護。第一次爆破完成后,將皮帶上的矸石清理干凈,移除皮帶,再進行吹眼裝藥爆破作業。炸藥采用三級煤礦許用乳化炸藥,其規格為:Ф35mm×180mm,重200g/卷,全串聯連線方式。雷管采用8#三米腳線的毫秒延期電雷管,正向爆破,爆破采用FD200D(B)型發爆器。該爆破方案的優點在于能夠根據井下不同的地質情況進行合理的爆破孔的設置,避免了一次打眼同時爆破時出現的塌方,靈活性高,而且一次爆破合格率達到了97%以上。
2錨網聯合支護
回風立井段由于需穿過9層不同結構的地層,不同區域對支護需求差異性較大,傳統的依靠錨桿支護的方案穩定性好但支護強度過剩[3],而且支護效率低,支護成本高,因此在對多種支護方案進行對比后,選擇了錨網聯合支護方案[4]。錨桿采用MSGLW-400-22/2200mm高強度螺紋鋼錨桿,托盤采用配套15mm×150mm×10mm拱形高強度托盤。錨桿布置方式為矩形布置,每排布置29根錨桿,間距為800mm,排距為900mm。錨桿安設角度為垂直于巷道輪廓線安設。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固,錨固長度不小于1208mm,采用一支規格為MSK2335(先放)和一支規格為MSZ2360(后放)的樹脂錨固劑,錨桿錨固力不小于120kN,預緊力矩不小于350N•m(煤層中不小于250N•m),錨桿螺母以外外露長度不大于50mm,不小于10mm。網片采用JW10/50×50-1.2×10型的經緯網,10#鉛絲編織而成,網孔規格為50mm×50mm,網片采用搭接形式,搭接長度為100mm,并用16#雙股聯網絲每隔100mm一道聯緊,并且扭結圈數不少于2圈。在施工過程中,首先采用敲幫問頂的方案對支護區域進行安全檢查,然后利用中空麻花鉆進行支護錨桿孔的打孔作業,對鉆孔結構進行測量,滿足要求后逐次放入MSK2335錨固劑和MSZ2360錨固劑,然后在孔內設置錨桿,利用錨桿將錨固劑推入到錨桿孔的底部,同時對錨固劑進行攪拌處理,然后再進行錨桿布設和錨網連接。該方案不僅具有錨桿支護的結構穩定性,而且適當地簡化了支護結構,顯著提升了支護效率和穩定性。錨網支護的整體結構如圖2。
3回風立井施工方案應用情況
該方案在岳城煤礦投入應用以來表現出了極高的應用靈活性和穩定性。井下分次裝藥分次爆破成巷的方法確保一次爆破合格率達到了97%以上,比傳統爆破方案提升了7.6%,而且在爆破過程中的安全性高,未出現過爆破導致的塌方事故。錨網聯合支護的方案,支護結構優化,支護周期從最初的37h,降低到了目前的25.5h,將支護周期降低了31.1%。整個回風立井的施工效率比優化前提升了4.2%以上,頂板的支護穩定性得到了較大的提升。優化前后頂板的變形量如圖3。圖3優化前后頂板變形量變化示意圖由圖3可知,優化后頂板的最大變形量在第10d后達到最大,約為45mm;優化前的最大變形量在第25d時達到最大,約為240mm。優化后的變形量比優化前降低了81.25%,達到穩定后的天數縮短了60%,支護安全性和穩定性均得到了巨大的提升。
4結論
針對回風立井施工區域地質條件復雜、施工效率低,井筒易出現塌陷的異常,從爆破方案及井筒支護結構優化入手,提出了分次裝藥分次爆破成巷及錨網聯合支護方案,一次爆破合格率達到了97%以上,顯著提升了支護效率和穩定性,施工效率提升24.2%以上,一次爆破成功率提升7.6%,將支護周期降低31.1%,施工安全性得到極大優化。
【參考文獻】
[1]鄔培民.煤層巷道錨桿索支護性能關鍵影響因素研究[J].江西煤炭科技,2016(04):86-89.
[2]趙仁樂,張國鵬,段會玲,等.斷層破碎帶冒頂巷道支護技術研究[J].煤炭工程,2018,50(03):42-46.
[3]任家亮,萬援朝,張全法,等.云南六苴礦千米立井井筒綜合防治水技術[J].建井技術,2010(03):3-8.
[4]伊麗娟,趙洪,徐青云.巷道穿過斷層影響破碎帶支護技術研究[J].煤炭工程,2018,50(04):48-50.
作者:穆恩弘 單位:晉城無煙煤礦業集團金成礦山建筑工程有限責任公司
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