在小窑破坏区下有效提高掘进效率的方案分析

翟灵俊

(山西汾西矿业集团水峪煤业，山西 孝义 032303)

引 言

随着综采机械化的不断发展，对掘进工作面的掘进效率提出了较高的要求。综掘机械化程度固然是我们不断追求的方向，但是地质变化和一些人为的破坏，如小窑采空区，也很大程度上成为制约掘进效率的重要因素。通过实践，在小窑破坏区下合理有效地施工探巷，可以大大提高掘进效率。

1 小煤窑破坏区范围及特点

在煤矿事故中，如何有效地解决五大灾害，一直是我们需要解决的问题。尤其是屡次发生的老空水水灾事故。在煤炭行业发展过程中存在许多小窑破坏区，小煤窑越层越界开采严重，无序无规划开采现象突出，破坏范围大，对综合机械化安全采掘作业造成了很大的影响。尤其是小煤窑掘进施工中产生的废水，从不外排，通过转移积水点的方式处理矿井水，而且小窑井筒封闭不严，经常有淋水的现象，所以小窑破坏区内老空积水量较大。掘进过程中小煤窑内的一些不确定因素成为制约掘进效率的最主要和突出的因素[1]。

2 在小窑破坏区中掘进时采取探放水措施

掘进过程中，应坚决执行“有掘必探，现探后掘”的探放水原则，严格按照探放水设计进行钻探，利用长、短探相结合的钻探方法及物探手段对工作面进行联合探测。

表1是在汾孝矿区中按照《煤矿安全规程》第三百七十一条规定及《山西省煤矿安全质量标准化》等相关规定，结合已揭露小煤窑破坏区(主要破坏9#煤)的实际情况而制订的探放水设计方案。

表1 巷道断面特征

巷道掘进方位：270°方位。

2.1 长探

工作面设计3个钻孔，超前距保留30 m。见表2及第172页图1。

表2 长探设计

2.2 短探

工作面设计3个短探钻孔，终孔间距保持4.5 m,超前距为4 m。见第172页表3和图2。

2.3 施工时间方面

长探作业时，根据现有煤矿钻探设备，完成1次钻探需要2个班组，从合套钻机到完成钻探、拆卸完钻机需要近10 h。探放水作业时，如果探测到积水

表3 短探设计

图1 长探设计

图2 短探设计

点，按照《煤矿安全规程》要求工作面需要停掘，确定探水线，排除水患后方可掘进，这将极大地影响工作面掘进效率。

3 施工探巷前后掘进效率

在实践中通过施工探巷可以安全有效地解决小窑破坏区对掘进效率的影响。以汾孝矿区水峪煤矿施工探巷的情况为例：

施工探巷的方法：首先用锚杆机进行短探，短探钻孔与小窑贯通后，确定上方小窑破坏区与正巷顶板的层间距及施工探巷的方位。经确定，层间距为6 m。施工探巷采用炮掘作业，按方位角开口后，探巷以25°上山掘进，高差剩余2 m，与小窑贯通时可以垂直打眼于小窑贯通。

煤层柱状图见图3。

探巷断面规格：梯形，上净宽2.1 m,上掘宽2.5 m,下净宽2.7 m，下掘宽3.1 m，净高2.5 m,掘高2.7 m。

施工前，必须给定巷道中腰线，严格按照中腰线施工。

掘进方式：炮掘。施工时采用2台YT-28型风钻打眼，人工攉煤至巷道内，通过原有机具进行出煤矸。由于探巷施工时巷道坡度大，巷道采用炮掘作业时开炮后绝大部分煤矸已散落在巷道内，所以人工攉煤矸量很少[2]。

图3 煤层柱状图

支护方式简介：探巷开口处3 m范围内采用锚网支护，之后采用净口为2.1 m的29#U型钢架棚支护。

巷道平面布置图见图4。

图4 八采辅助皮带巷探巷平面布置图

巷道掘进工程量计算公式为式(1)。

L=[(ΔH1-ΔH2)/sina]+ΔH2

(1)

式中：L为所掘巷道工程量，m；ΔH1为正巷巷道顶板与小窑巷道底板的层间距，取6 m；ΔH2为垂直打眼开炮的长度,取2 m；a为施工巷道的坡度，取25°。

经计算，L为11 m。

每班掘进2个循环，每个循环1.5 m，共用4个班组。

工作面劳动组织采用“四六”制作业，故施工探巷影响一天。

施工探巷后经过巷探，查明了前方积水情况，排除了水患，掘进中不需用钻机进行长、短探。以汾孝矿区水峪煤矿八采辅助皮带巷为例，同一工作面施工探巷前后掘进效率的比较见第173页表4。

表4 施工探巷前后掘进效率比较

月掘进效率提高值为式(2)。

Qx=[q8-q7]/q7

(2)

式中：QX为月掘进效率提高值；q7为7月份机电设备影响折算后掘进进尺，取192 m；Q8为8月份机电设备影响折算后掘进进尺，取275 m。经计算，掘进效率提高值为43%。

4 施工探巷前后单位排水量

在实际掘进过程中工作面探放水作业时发现老空水后，先确定探水线，在老空水周围打钻放水，由于工作面排水能力是一定的，所以制约了工作面对老空水的放水量。此时，如在探水线外及时寻找位置施工探巷，查明老空水积水情况，从探巷内引入排水设备，将大大加快老空水的排水速度，从而提高掘进效率。

以八采辅助皮带巷施工探巷前后单位排水量的变化为例：工作面正常钻探时发现老空水，确定探水线后进行打钻放水，考虑到巷道向前掘进时顶板的支护问题，施工了5个钻孔进行放水，每个钻孔的出水量为10 m3/h,工作面共计出水量为50 m3/h，工作面铺设2趟4寸排水管。工作面配备有2台37 kW的水泵，实际排水能力为100 m3/h。施工探巷后，在小窑内配备2台7.5 kW的水泵，接消防软管，进行移动排水，排水能力为40 m3/h，将水排至八采辅助皮带巷掌头排水点，通过2台37 kW的水泵将水排出。

单位小时排水量提高值为式(3)。

Qt=[q2-q1]/q1

(3)

式中：Qt为单位小时排水量提高值；q1为施工探巷前工作面排水量，取50 m3/h；q2为施工探巷后工作面排水量，取90 m3/h。经计算单位小时排水量提高值为80%。

5 结束语

在实际掘进过程中，施工探巷不仅能有效直观地发现巷道前方水患情况，提前解除水患，而且可以提前发现地质变化，为巷道过地质变化，提前做好施工前的准备工作，从而安全有效地提高掘进效率。

参考文献：

[1] 梁新成.煤矿安全法律法规[M].北京：煤炭工业出版社，2011:70-76.

[2] 郗宝华.煤矿地质[M].北京：煤炭工业出版社，2011：114-123.