岳 勃

（同煤國電同忻煤礦有限公司，山西 大同 037001）

同忻煤礦2207 巷位于二盤區(qū)中部，北部為西8101 工作面，已采空；南部為二盤區(qū)盤區(qū)大巷；西部為實煤區(qū)；東部為二盤區(qū)8207 頂抽巷、5207 巷；上覆為同家梁礦及永定莊礦侏羅系各可采煤層采空區(qū)。2207 巷道布置在3～5#煤層中，從二盤區(qū)皮帶巷幫起算煤層厚度約22.0 m，至1400 m 處煤厚逐漸變薄為14.0 m 左右，之后至切眼位置煤層厚度逐漸增厚為22.0 m，煤層賦存較穩(wěn)定。由于2207 綜采面所處區(qū)域四周采空區(qū)分布范圍廣，造成在綜采作業(yè)時該綜采面巷道頂板和圍巖的穩(wěn)定性差，在進行掘進和支護時均需要進行大量的補強支護，不僅極大地提升了井下巷道的支護成本，而且也嚴(yán)重拖累了井下采掘效率的提升。

在對2207 巷開采技術(shù)條件進行調(diào)查的基礎(chǔ)上，提出了一種新的采掘工藝技術(shù)，采用全新的自移式臨時支護方案，有效地提升了掘進效率、支護效率和安全性。目前該方案已經(jīng)在同忻煤礦得到了廣泛的應(yīng)用，取得了極好的應(yīng)用效果。

1 開采技術(shù)條件

2207 巷從二盤區(qū)皮帶巷幫起算往前1400 m 左右將遇一落差5.0 m、傾角89°的正斷層。巷道的頂板為含礫粗砂巖，巖層厚度為14 m，抗壓強度約為35.07 MPa，抗拉強度約為1.49 MPa。巷道的直接頂為砂質(zhì)泥巖和灰質(zhì)泥巖混合體，厚度約為1.3 m，巖層抗壓強度約為44.79 MPa，抗拉強度約為2.39 MPa；巷道的基本底為高嶺質(zhì)泥巖，厚度為3.98 m；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為1.64 m。該巷道內(nèi)煤層平均厚度約為20.12 m，巷道內(nèi)煤層的傾角約為2°，瓦斯的相對涌出量約為0.5～2.5 m3/min，粉塵爆炸指數(shù)約為50.67%。綜合2207 巷井下實際地質(zhì)條件，該巷道為典型的復(fù)雜開采工況，需根據(jù)井下實際情況針對性地提供開采技術(shù)條件。

針對巷道頂板和底板巖層分布結(jié)構(gòu)相對簡單、巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的情況，現(xiàn)有的串聯(lián)式一次爆破方案易導(dǎo)致連續(xù)性垮塌，影響后續(xù)的清理效率和安全性，提出了串并聯(lián)順序炮掘工藝方案，實現(xiàn)了脆弱、復(fù)雜地形條件下的穩(wěn)定爆破。針對傳統(tǒng)連續(xù)補強支護效率低、支護成本高的缺陷，在多次試驗驗證的基礎(chǔ)上提出了自移式臨時支護方案，滿足了特殊地形條件下快速、安全支護的需求。

2 串并聯(lián)順序炮掘工藝

針對2207 巷井下特殊情況，提出了串并聯(lián)順序炮掘工藝方案[1]，其工藝流程為：安全檢查→打眼→裝藥→聯(lián)線→放炮→通風(fēng)防塵→臨時支護→頂板永久支護→出渣→幫部永久支護。

鑿巖采用YT-28 型風(fēng)動鑿巖機，六棱中空鋼鉆桿（鉆桿Φ25 mm），配“一字型”合金鋼鉆頭鉆進（鉆頭Φ42 mm），可滿足不同地質(zhì)條件下的鉆進穩(wěn)定性需求。炮眼的布置順序及裝藥量見表1。

表1 炮眼布置順序及裝藥量統(tǒng)計表

爆破裝藥結(jié)構(gòu)如圖1[2]。

圖1 炮眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

在掘進作業(yè)過程中采用濕式打眼、水炮泥定炮、爆破前后沖刷巷幫、爆破時開放水幕的防塵方案，降低在鉆孔、爆破過程中的粉塵濃度。鉆進有水時要使用防水套，以免受潮拒爆。

巷道爆破采取分次裝藥、分次起爆的爆破作業(yè)方法。裝藥結(jié)構(gòu)采用正向連續(xù)柱狀裝藥，裝藥時要小心將藥卷用炮棍送到眼底，不得裝錯雷管段號，不得弄斷雷管腳線。在爆破時，采用煤礦許用三級粉狀乳化炸藥，1-5 段毫秒延期雷管，MFB200 型礦用發(fā)爆器起爆，雙銅芯膠質(zhì)放炮母線，展開長度不小于100 m。該炮掘工藝方案具有掘進速度快、爆破效果好的優(yōu)點，一次爆破合格率達到了87.6%，比優(yōu)化前提升了4.6%。

3 自動臨時支護

為了確保2207 巷特殊地質(zhì)條件下的支護穩(wěn)定性，提出了自移式臨時支護設(shè)備，在確保支護安全的情況下大幅提升了臨時支護效率和自動化程度。該自移式臨時支護設(shè)備整體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 2207 巷井自移式臨時支護設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2 可知，該自移式臨時支護設(shè)備主要由兩種類別的支架及側(cè)幫支護結(jié)構(gòu)和頂梁構(gòu)成。兩種支架彼此配合使用，能夠根據(jù)井下綜采面的實際情況靈活地調(diào)整支護體的結(jié)構(gòu)，滿足支護便捷性和可靠性的需求。臨時支護結(jié)構(gòu)呈下扣的“凹”型，中間的空間供作業(yè)人員進行井下通過或者物料運輸。支架均由高度可調(diào)節(jié)的支撐油缸構(gòu)成，能夠根據(jù)井下的實際情況靈活地調(diào)整支護高度。頂梁采用了“X”型支護結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)支護裝置的布局靈活地調(diào)整頂板支護面積，確保支護的可靠性。

該自移式臨時支護設(shè)備能夠根據(jù)井下綜采作業(yè)的進度同步進行作業(yè)，不僅實現(xiàn)了同步支護，而且能夠極大地提升井下支護效率。根據(jù)2207 巷的實際應(yīng)用表明，采用新的自動支護方案后，支護效率比優(yōu)化前提升了17.2%，支護成本比優(yōu)化前降低了27.6%。永久支護結(jié)構(gòu)如圖2。

根據(jù)2207 巷優(yōu)化前后的掘進效果對比，優(yōu)化后采掘工藝方案能夠?qū)⒉删蛐侍嵘?4.1%以上且巷道穩(wěn)定性得到了顯著的提升，目前已經(jīng)在同忻礦得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)論

針對同忻礦井下煤炭采掘效率低下、經(jīng)濟性差的情況，在對井下開采技術(shù)條件進行充分分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的采掘工藝技術(shù)，采用了全新的炮掘工藝流程及自移式臨時支護方案，根據(jù)在同忻煤礦的實際應(yīng)用表明：

（1）串并聯(lián)順序炮掘工藝方案具有爆破速度快、爆破效果好的優(yōu)點，一次爆破合格率達到了87.6%，比優(yōu)化前提升了4.6%。

（2）自移式臨時支護方案能夠有效地解決傳統(tǒng)補強支護效率低、支護成本高的問題，支護效率比優(yōu)化前提升了17.2%，支護成本比優(yōu)化前降低了27.6%。

（3）優(yōu)化后采掘工藝方案能夠?qū)⒉删蛐侍嵘?4.1%以上且巷道穩(wěn)定性得到了顯著的提升，具有極大的應(yīng)用推廣價值。