煤礦回風(fēng)立井施工方案優(yōu)化研究

時間:2022-02-22 04:22:24

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煤礦回風(fēng)立井施工方案優(yōu)化研究

1分次裝藥分次爆破

打眼采用全斷面一次打眼,打眼設(shè)備為YT-28型風(fēng)動鑿巖機[2],以工作面壓風(fēng)管路為鉆機的動力源。為了保證鉆進過程中的連續(xù)性,每班需要配備至少3臺鉆機,兩用一備,避免出現(xiàn)異常。鉆進時采用了中空巖鉆桿,鉆頭直徑統(tǒng)一為43mm,鉆桿的長度可根據(jù)煤礦井下的地質(zhì)情況選擇。在地質(zhì)條件堅硬的地方選擇長度為2.2m的長鉆桿,在地質(zhì)條件松軟的地方選擇長度為1.5m的短鉆桿,滿足不同地質(zhì)條件下的鉆進安全性需求。在循環(huán)進度為1.2m的情況下,第一次爆破設(shè)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(shè)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(shè)計為3卷。第一次爆破設(shè)計最大裝藥量為57.6kg。第二次爆破設(shè)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(shè)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(shè)計為3卷。第二次爆破設(shè)計最大裝藥量為41.4kg。循環(huán)進度1.2m情況下回風(fēng)立井延深段炮眼布置及爆破聯(lián)線結(jié)構(gòu)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(yè)。炸藥采用三級煤礦許用乳化炸藥,其規(guī)格為:Ф35mm×180mm,重200g/卷,全串聯(lián)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(fā)爆器。該爆破方案的優(yōu)點在于能夠根據(jù)井下不同的地質(zhì)情況進行合理的爆破孔的設(shè)置,避免了一次打眼同時爆破時出現(xiàn)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(wǎng)聯(lián)合支護

回風(fēng)立井段由于需穿過9層不同結(jié)構(gòu)的地層,不同區(qū)域?qū)χёo需求差異性較大,傳統(tǒng)的依靠錨桿支護的方案穩(wěn)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(wǎng)聯(lián)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(shè)角度為垂直于巷道輪廓線安設(shè)。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(guī)格為MSK2335(先放)和一支規(guī)格為MSZ2360(后放)的樹脂錨固劑,錨桿錨固力不小于120kN,預(yù)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(wǎng)片采用JW10/50×50-1.2×10型的經(jīng)緯網(wǎng),10#鉛絲編織而成,網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm,網(wǎng)片采用搭接形式,搭接長度為100mm,并用16#雙股聯(lián)網(wǎng)絲每隔100mm一道聯(lián)緊,并且扭結(jié)圈數(shù)不少于2圈。在施工過程中,首先采用敲幫問頂?shù)姆桨笇χёo區(qū)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(yè),對鉆孔結(jié)構(gòu)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(nèi)設(shè)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(shè)和錨網(wǎng)連接。該方案不僅具有錨桿支護的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,而且適當(dāng)?shù)睾喕酥ёo結(jié)構(gòu),顯著提升了支護效率和穩(wěn)定性。錨網(wǎng)支護的整體結(jié)構(gòu)如圖2。

3回風(fēng)立井施工方案應(yīng)用情況

該方案在岳城煤礦投入應(yīng)用以來表現(xiàn)出了極高的應(yīng)用靈活性和穩(wěn)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(tǒng)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(xiàn)過爆破導(dǎo)致的塌方事故。錨網(wǎng)聯(lián)合支護的方案,支護結(jié)構(gòu)優(yōu)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(fēng)立井的施工效率比優(yōu)化前提升了4.2%以上,頂板的支護穩(wěn)定性得到了較大的提升。優(yōu)化前后頂板的變形量如圖3。圖3優(yōu)化前后頂板變形量變化示意圖由圖3可知,優(yōu)化后頂板的最大變形量在第10d后達到最大,約為45mm;優(yōu)化前的最大變形量在第25d時達到最大,約為240mm。優(yōu)化后的變形量比優(yōu)化前降低了81.25%,達到穩(wěn)定后的天數(shù)縮短了60%,支護安全性和穩(wěn)定性均得到了巨大的提升。

4結(jié)論

針對回風(fēng)立井施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜、施工效率低,井筒易出現(xiàn)塌陷的異常,從爆破方案及井筒支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手,提出了分次裝藥分次爆破成巷及錨網(wǎng)聯(lián)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(wěn)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(yōu)化。

【參考文獻】

[1]鄔培民.煤層巷道錨桿索支護性能關(guān)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.?dāng)鄬悠扑閹绊斚锏乐ёo技術(shù)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(shù)[J].建井技術(shù),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(shù)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(yè)集團金成礦山建筑工程有限責(zé)任公司