大倾角下山掘进安全施工工艺研究及应用

摘 要：本文重点介绍了鲁新煤矿矿井地貌及设计，分析了矿井复杂的地质条件。重点研究了复杂地质条件下较大倾角下山掘进安全施工工艺研究及应用，取得了良好的经济效益，该施工工艺在全矿得到了普遍推广。

关键词：大倾角；下山掘进；安全施工工艺；研究及应用

1 矿井概况

鲁新煤矿位于锡林郭勒盟乌拉盖管理区东北20km，行政区划隶属锡林郭勒盟乌拉盖管理区管辖。井田走向长10.5km，倾斜宽3.8km，井田面积28.61km2。

矿区位于锡盟、兴安盟和通辽市结合部，西北距国家二类陆路口岸珠恩嘎达布其150km，南距霍林河矿区大型露天煤矿及霍林郭勒市30km、距通（辽）—霍（林河）铁路90km，東与全国著名旅游疗养城市阿尔山市相距约200km，东北距白（城）—阿（阿尔山）铁路140km。

2 矿井井筒情况

矿井布置主、副、风三个立井，主井担负整个矿井的煤炭提升并少量进风，副井担负整个矿井的辅助运输及进风，风井为专用回风井。

井筒设计净直径Ф5.0m，井口设计永久标高为+872.5m，井筒全深为310m，井筒净断面面积19.625㎡。井筒的表土段及基岩风化带均采用冻结法施工，冻结段深度178m，为双层井壁，内外壁均为单层钢筋混凝土结构，壁厚均为400mm；基岩段均采用普通钻爆法施工，为素混凝土支护，支护厚度为500mm。

井筒设计净直径Ф7.0m，井口设计永久标高+872.5m，井筒全深为333.633m，井筒净断面面积38.465㎡。井筒的表土段及基岩风化带均采用冻结法施工，冻结段深度271m。其中5m～160m内外壁均为单层钢筋混凝土结构，壁厚均为500mm；160m～210m内外壁均为单层钢筋混凝土结构，外壁为500mm，内壁为750mm；210m～263m外壁为单层、内壁为双层钢筋混凝土结构，外壁为500mm，内壁为750mm；263m～271m为四层钢筋混凝土结构，壁厚为1250mm。基岩段均采用普通钻爆法施工，271m～288m为三层钢筋混凝土结构，壁厚为950mm；288m～306.5m为双层钢筋混凝土结构，壁厚为750mm；306.5m～333.633m为素混凝土支护，支护厚度为500mm。

风井井筒技术特征

井筒设计净直径Ф6.0m，井口设计永久标高为+872.5m，井筒全深为310.5m。井筒松散层采用冻结法施工，为钢筋混凝土双层复合井壁结构，基岩段采用爆破法施工，为单层素砼、局部双层钢筋砼结构。冻结段深度187m，其中8～174m井壁厚950mm，外壁为500mm，内壁为450mm，174～192m井壁厚度600mm；192m以下基岩段井壁厚度600（700）mm。

3 矿井复杂地质条件

反上山联络巷是反上山二段联络斜巷，因反上山掘进期间发生导水冒顶后更改掘进方案的一条巷道，一开始自下而上按倾角20度上山掘进，因揭露含水砂砾层，顶板支护困难，停掘注浆进行疏放水，因施工难度大，改为自上而下下山掘进贯通。

根据反上山联络巷下段掘进实际情况，上段掘进期间依然会遇到含水砂砾层，届时顶板支护依然困难，有冒顶危险，能否安全贯通是我们面临的较大问题。

巷道布置在11层煤层及底板岩层中，底板岩性为粉砂岩、砂砾岩，层理发育、裂隙发育、质软，胶结程度差，下部12层煤顶板为砂质泥岩，巷道开门60米将揭露落差7米的断层，砂岩（砂砾岩）富水性强，并且断层导水，届时，工作面会出现渗水、滴水、淋水等情况。

4 安全施工工艺

（1）循环进度：缩小循环进度不大于1.0米，减少顶板暴露悬吊的距离，缩短顶板支护的时间，及时有效的支护顶板；

（2）出矸：鉴于迎头有淋水，并且下山掘进，迎头容易积水，决定不使用扒装机扒装出矸，采用人工装矸，一次只提升一个翻斗车；

（3）放炮：鉴于迎头顶板破碎，放炮时只放迎头底部，上部采用人工使用风镐剔除的方式达到设计断面要求，防止放炮诱发掉顶；

（4）运输管理：严格执行下山提升时迎头撤人制度，防止人为因素造成的跑车、掉道事故造成重大伤亡事故；

（5）支护：工作面顶板岩性为砂岩（砂砾岩）时以及顶板出现淋水时，及时架U型棚配打设超前导管（管棚支护）加强支护，棚跟迎头，并且对棚头、两侧棚腿采用锚杆加固放倒措施；另外，顶板及其破碎时采用了铺双层网护顶，棚距由0.8米缩小到0.5米；

（6）迎头积水的处理：迎头安设风泵一台，在迎头以上巷道右帮挖设专门蓄水池，蓄水池内安设潜水泵一台，采用接力排水的方式，确保迎头积水在最短时间内排走，另外，在迎头以上巷道底板挖设拦水沟，防止上方淋水流入迎头；

（7）特殊措施：局部巷道掘进中，超前导管很难打设，现场采取了用废旧钎子代替导管的方式，确保了及时加固巷道围岩的作用。

5 取得的效益

5.1 社会效益

使用该安全施工工艺，确保了巷道安全施工，杜绝了冒顶事故及人身事故的发生，也保障了矿井的正常建设顺序，如果一旦发生冒顶事故，导致该巷道无法贯通，那么要重新修改方案，重新补打一条巷道，将会给矿井建设带来巨大的经济损失，也会延误矿井的建设投产时间。

5.2 经济效益

（1）节省工伤赔偿，按国家规定，煤矿发生一起死亡事故支付抚恤金30万元；

（2）杜绝安全罚款，季度内出现死亡罚矿井1000元∕人，共，11.4万元；

（3）减少安全事故风险损失25.65*20﹪=5.13万元；

（4）季度内质量标准化达到一级，集团公司奖励4万元；

（5）避免重新补掘1条巷道：节省资金1.68*120=201.6万元；

以上合计创造经济效益：252.13万元。

作者简介：闫伟（1982—），男，学历，助理工程师，从事煤矿工程技术研究。