1、过古空及老空区快速施工工艺研究与探讨摘 要：万鑫安平煤矿副斜井及回风井的施工，有的施工区段将揭露古空区或受老窑采空区的威胁。为确保矿井安全通过老空区施工，保证施工工程质量和进度，对过古空及老空区快速施工工艺进行研究，通过提前钻探、合理的破岩手段、有效的支护手段以及良好的劳动组织，实现安全快速施工。 关键词：古（老）空区 快速施工 正规循环 一、课题的提出 山西忻州神达万鑫安平煤业有限公司位于山西省原平市北西 35km 处，宁武煤田中东部，由山西忻州神达能源集团有限公司对山西原平万鑫安平煤矿有限公司进行兼并重组而来，矿井能力由原 30 万 t/a 提升至 90万 t/a。重组后井田面积为 1.6
2、504km2，新增井田面积 0.6546km2。山东矿业管理集团参股经营并负责全面生产管理。 井田范围内，原有小煤窑无序开采，井田内的废弃小窑较多，因其年代久远，其情况难以调查清楚，2#、5#煤层采空区积水存在安全隐患，井筒布置难以避开古空及老空区，对井筒的施工带来难度，需研究巷道古空及老空区施工技术，实现井筒的安全快速掘进，确保矿井如期投产。二、工程概况 矿井采用斜井开拓方式，利用原万鑫安平煤业有限公司已施工主斜井及地面工业广场，新掘副斜井作为兼并重组后的副斜井，在井田中部主斜井西南侧沟谷中新掘回风斜井。新掘副斜井作为兼并重组后的副斜井，为矿井运送设备、材料、矸石外排等辅助提升使用，兼进风及
3、安全出口。副斜井位于井田的东部，按方位角 249，坡度 20，掘至 1500m落平，斜长 347m，然后以主斜井相同方位掘进 1500m 水平井底车场巷道，以联巷与主斜井连通。回风斜井作为兼并重组后回风井兼安全出口，井田中部，按方位角 262，坡度 3，掘至 1630m 落平，斜长 251m。 喷锚索支护， 回风斜井：采用直墙半圆拱形断面，净宽 4600mm ，净高 3800mm，净断面积 15.21 m2。其中表土段及老空区支护采用现浇混凝土，基岩段采用挂网锚喷锚索支护。 三、井筒施工 1.掘进方案 由于主、副、风斜井井筒均为矿井主要巷道，巷道内又布置有皮带、轨道等设施，不能采用绕道方式通过
4、老空区，只能采取加强支护强行穿过的方式，保证井筒的正常使用和服务年限。根据对老空区的实际情况及对以往穿越老空区成功经验的借鉴，制定如下方案： 短段小循环掘进作业，超前探眼探测，排除瓦斯、CO 等有害气体，排除积水，从上向下采用撞楔法施工、顶柱、木垛护顶，锚网喷加固顶板，浇筑混凝土井壁，特殊区段采用钢架混凝土加锚索支护。 2.掘进巷道前方老空区探测方法 掘进前先沿井筒掘进方向打 60m 超前探放钻孔，探查老空区位置，探测老空区积水积气情况，确认无安全隐患后方可掘进，掘进超前段距30m。 3.老空区位置高于巷道时的支护设计和施工方法 老空区顶板高于巷道顶板时，应重点做好顶板支护。初期支护采用锚网喷
5、+锚索支护，每 3m 进行一次永久混凝土支护，若顶板破碎，则每1.5m 进行一次混凝土永久支护。 具体方法是：放炮后站在矸石上进行敲帮问顶，打设临时支柱，然后由近及远，由中间向两帮采用锚网对顶板进行初期支护，之后喷射 C20混凝土 80mm 封闭围岩。然后进行出矸，出矸后巷道高度允许时，在巷道两侧用 1.2m 长的圆木或木轨枕搭设木垛，对井帮老空区进行加强支护，木垛间距最大为 3m。掘够 3m 后，清理底板浮矸，沿井筒永久支护井壁外侧砌筑片石支承侧墙，然后在片石墙体内侧支设碹胎浇筑永久井壁，待浇筑完成后用浮渣充填井壁外侧与片石墙体间空隙。 4.老空区位置低于巷道时的支护设计和施工方法 掘够 3
6、m 后，将底板浮矸由设计掘进底板位置垂直向下清理 500mm，然后砌筑 500mm 厚片石混凝土强化底板，强化底板宽度超出巷道设计掘进轮廓线以外 1.5m。再沿井筒永久支护井壁外侧砌筑片石支承侧墙，然后在片石墙体内侧支设碹胎浇筑永久井壁，待浇筑完成后用浮渣充填井壁外侧与片石墙体间空隙。 5.垮落破碎带施工 若井筒穿入老空区冒落带或围岩破碎带，必须采取钢管撞楔法超前支护、架设 U 型棚支护、短掘短砌的方法进行施工。支护方法为： 在施工中，当将要接触松软破碎岩层时，施工人员首先紧贴工作面架设支架，然后从后一支架顶梁下方向前一支架顶梁上方由顶板一角开始打入撞楔。撞楔为长度 1.52.5m 的一寸半铁
7、管，前端削成扁平尖头，以减少打入的阻力。打入撞楔时用大锤，成排打入，每次将各撞楔依次打入 100200mm，直至最终的预定深度。在撞楔超前支护下，便开始出渣，当清到撞楔打入岩石深度的 2/3 时，便停止清渣，架设支架开始打第二排撞楔，进行第二次循环，直至通过全部冒落破碎带。 “撞楔法”使巷道顶板在超前支架的掩护下，有效地控制冒顶和脱帮现象。 四、过老空区施工组织保障 空间安排是明确的，人员的岗位是固定的。反之，经过一个周期，终点不能回到起点作业工序，就成为自由作业，造成一系列混乱。对施工进度和劳动生产率的影响最为明显。因为施工进度是权衡各方面因素确定的，是需经过各方面的努力和协调配合才能达到，
8、所以月度累计的正规循环进度，必然大于自由作业累计进度，一是由于自由作业所造成生产班与准备班的班次变更和各种工时损失，二是自由作业中各工种专业变更后效率降低所折算的工时损失，三是工作量无法定量考核造成的职工工作积极性不高引起的窝工怠工，从而使得掘进进尺和劳动生产率大为降低。 组织正规循环作业是遵循生产规律、有计划、按比例、均衡地完成生产任务的基础。循环进度及日循环数是构成进尺的基础。在安排生产时，必须遵循这一客观规律才能实现有计划施工，均衡完成生产任务。 具体实施：一是分解作业计划。将全年生产作业计划分到各月，将各月计划分到当天，将当天计划分到小班，以小班为基准，严格小班计划工作完成量的考核。二是考核。严格小班考核制度，抓出勤，抓劳动纪律，抓现场管理。一个班执行班前、班中、班后三汇报制度，完不成当班任务的必须说明原因，否则按事故进行处理。每一个班的施工工作要完成制定的循环工作量，即按作业规程规定完成的一个循环内所含全部工序的工作量的要求，不给下一个班留尾巴，同时符合工程质量验收标准及机电设备维护质量标准的要求。 抓好目标过程控制管理。要制定有效措施，分解进尺目标，落实人员和责任；各级管理人员要带头深入一线，靠前指挥，及时研究解决现场生产中存在的问题。
