科技信总． 工程技术 冲击地压矿并【ｌ】卸压沟槽的旋工方法 同煤集团 赵佳 山西大同大学煤炭工程学院朱润生 ［摘要］本文通过对同煤集团忻州窑矿防治冲击地压卸压沟槽的设计、施工方法、爆破参数进行研究，采用微差控制爆破方法，成功 地爆破了卸压沟槽，达到了预期的施工效果。这对类似条件下使用控制爆破技术施工卸压槽具有一定的参考价值和指导意义。 ［关键词］卸压槽炮眼布置爆破施工组织 控制爆破 １．工程概况 同煤集团忻州窑煤矿１ｌ 煤层９０３盘区８９３３丁作面回风顺槽，由于 巷道顶板及侧压较大，使巷道经常发生两帮移近和底鼓现象，影响Ｔ作 面的正常生产。为此，在该巷道开凿卸压槽，以减少两帮位移量和减轻 底鼓现象，并避免防止冲击地压的发生。 １ １ 煤层９０３盘区８９３３ 作面地面相对位置为刘官庄村西北０～ １０２０ｍ的黄土台地及小冲沟，煤层埋藏深度３００ｍ～３５０ｍ。本Ｔ作面东 临刘官庄村及矿界保护煤柱，南接９０３轨道、皮带及回风大巷，西为正 在掘进的８９３１ ７－＿作面，北部为 二道沟保护煤柱。１１ 煤层８９３３工作面 上覆１０＂煤层，煤厚０．４０ ０．６０ｍ，层间距３０．９３—３５．７１ｌＩ１；１１ 煤层８９３３ ］－作面下部为１４ 煤层，煤层厚度０．９５～２．２９ｍ，层间距１．２０～６．８７ｍ。 １１ 煤层８９３３Ｔ作面无伪顶。直接顶为灰色细砂岩，成分石英、长 石，含少量的云母，暗色矿物，水平层理，泥质胶结，较坚硬，底部渐变为 粉砂岩，层厚０ ３．２６ｍ。基本顶为灰色白粉砂岩一灰白色粗砂岩，粉细 砂岩石中夹煤线，水平层理，粗砂岩以石英、长石为主，含少量的云母及 ＦｅＳ 结核，分选较差，次棱角状，空隙式钙质胶结，层厚２７．６７—３５．７１ｍ。 底板为灰及灰白色粉一细砂岩，具水平层理，节理构造，含少量云母及暗 色矿物，泥质胶结，较坚实，普氏系数ｆ＝８～ｌ０。 ５９３３巷道为８９３３Ｔ作面回风巷，巷长１０１３．９ｍ，巷道支护如图１所 不 图１ ５９３３巷道支护示意图 ２．卸压槽炮眼布置图 １）自南面炮眼布置图 由于卸压槽既窄又深，爆破的夹制作用非常大。为了给卸压槽施 一Ｅ创造条件，保证卸压槽爆破质量，首先在卸压槽起点进行自由面的爆 破施工。但该爆破作业地点巷道压力大，冲击地压作用明显，巷道两侧 煤壁及顶煤破坏严重，抗震能力差，因此爆破时必须微差控制爆破，并 控制一次起爆药量和爆破岩石的抛掷方向，以减少爆破产生的震动，避 免冲击地压的发生。 为了容易抛掷爆破岩石，自由面的爆破选择３个炮眼进行爆破，炮 眼采用向里倾斜呈三角形布置，倾斜角度为７５。，眼口间距为１ｍ。按照 要求卸压槽的深度为ｌｍ，则该自由面爆破孔的深度取１．２ｍ；巷道底板 为砂岩，ｆ＝８～１０，比较坚硬，根据岩性及经验，为了减少爆破对周围煤 体、支护产生的震动影响，自由面爆破单炮孔装药量为２００ｇ。自由面炮 眼布置如图２所示。 图２自由面开凿炮眼布置示意图 ２）卸压槽炮眼布置图 设计卸压槽深度ｌｍ，宽度Ｏ．３ｍ。为了容易控制抵抗线的大小，有 利于卸压槽的成形，减少震动及飞石距离的控制，卸压槽炮孔的深度取 １．１ｍ。考虑岩石硬度、爆破夹制作用、爆破震动、炮孔布置方式及爆破 飞石距离等因素，炮孔装药量确定为２００ｇ和２５ｏｇ两种。装药结构采取 分两段装药，单孑Ｌ装药量为２００ｇ时，上、下两段各为１００ｇ；单孔装药量 为２５０ｇ时，．Ｅ段为１００ｇ、下段为１５０ｇ，炮眼装药结构如图３所示。 篓蓥 ；ｌ ｛ 簟 ；） ０ ÷ 寻 互ｉ ｌ 图３炮眼装药结构图 考虑到卸压槽的宽度为Ｏ．３ｍ，所以 Ｌ间距取０．３ｍ，排距为０．４ ｍ，炮 孑Ｌ呈三角形布置。即第一排２个孑Ｌ，单孔装药量为２００ｇ，第二排１个孔， 单孔装药量为２００ｇ，炮孔布置如图４ｆｉ）￣示。 Ｉｒ—— —＿］ １Ｊ ｌＪ 甲 Ｏ 。 １Ｌ＇ ．Ｉ 【 ｌ ｉ 罔４卸压槽炮眼布置示意图 ３）爆破循环作业图表编制 为了指导爆破施工，根据设计情况编制爆破循环图表如罔５和表１ 所示。 图５炮孔布置图 ３．卸压槽施工组织 为了不影响生产，爆破施工在检修班进行。南于沟槽爆破比较复 杂，施工速度相对较慢，爆破分两个工作面同时进行。一个＿【＿＝作面从采 煤面向后退着施工，另一个Ｔ作面从中间开始也向后退着施Ｔ，这样二 者相互不影响，既能提高施工速度，又能满足安全距离要求。每个工作 面配备一台风钻，钻杆长度为１．１ｍ，一台风镐，风镐主要用于爆破后修 科技信息 工程技术 孔装药量小了，爆破能量不够，岩石爆破不动；药量大了，容易形成爆破 漏斗，所形成的卸压槽上口太宽，波及轨道及一侧巷帮，而且容易诱发 冲击地压的发生。所以，在爆破设计时要满足以下要求： １）尽量减小爆破震动力，确保巷道围岩稳定，防止冲击地压的产 生： 理槽壁，使形成的卸压槽整齐。每组爆破工１人，瓦检工１人，打眼工２ 人，清矸修理槽壁１人，组长１人，两组共计１２人。劳动组织表如表２所 示。 表１炮孑Ｌ布置说明及装药结构 炮 装药量 ２）爆破飞石的距离要控制在合理的范围内，设备和人员较多的地 眼号 炮眼 眼深 眼 倾角 起爆 联线 名称 ，ｍ 长 每眼 总计 ，度 顺序 方式 段要设计成无飞石爆破，以确保人员和设备的安全； 度 ，ｇ ／ｇ ３）所形成的卸压槽槽壁整齐，规格尺寸符合设计要求，并保证不影 响轨道及行车安全。 １卸压槽爆破安全措施： ２ 炮眼 排 １．１ １．１ ２００ ４００ ９０ １ １）爆破作业严格执行《爆破作业规程》； ２）装药联线时，爆破作业地点所有的电器设备要断电，不能带电进 ３ 二排 １由 炮眼 １ １．１ ２５０ ２５０ ９０ ２ 联 行作业； ３）从加工起爆药包开始，所有的雷管脚线要短接，并且远离轨道及 ４三排 其它金属管路、设备、设施； ５ 炮眼 １．１ １．１ ２００ ４００ ９０ ３ ４）严格执行“一炮三检查制度”和“三人联锁放炮制度”； ５）炮孑Ｌ上部用废胶带覆盖两层掩护物，防止爆破飞石损坏巷道和 表２劳动组织表 设备、设施； 出勤人数 ６）放炮时要加强警戒，警戒安全距离不得小于５０ｍ。 工种 ５．，Ｊ、结 组 二组 合计 通过精细的设计、施工和组织，卸压槽爆破后宽度、深度及质量基 组长 １ １ ２ 本符合要求，仅少数区域出现小范围的超挖、欠挖现象。对于欠挖地点 采用风镐进行处理，对于超挖地点用混凝土抹平，以免影响轨道及行车 爆破工 ｌ １ ２ 的安全。总之，卸压槽的施工较符合设计和使用要求，对类似条件下使 用控制爆破技术施工卸压槽具有一定的参考价值和指导意义。 瓦检工 １ １ ２ 打跟工 ２ ２ ４ 参考文献 ［ｉ］钱呜高，石平五矿山压力与岩层控制中国矿业大学出版社， 杂Ｔ １ １ ２ ２００３年１１月 合计 ６ ６ ｌ２ ［２］杨青松等高应力巷道底板卸压槽防治底鼓的机理研究及实践． 煤炭工程．２０１１，０８ 根据设计用风钻按要求进行打眼、装药、联线、爆破，然后修理槽 ［３］林柏泉，周世宁．煤巷卸压槽及其防突作用机理的初步研究岩 啭，将爆破下多余的岩石清理干净与巷道底板平齐。 土工程学报。１９９５，５． ４．施工技术要求及安全措施 ［４］郭文斌．煤矿 中击地压区域卸压槽爆破防治技术．煤炭科学技 从巷道的 【程概况看，巷道底板铺有轨道，可利用的空间小，而爆 术，２０１（）．０３． 破所形成的卸压槽既窄又深，爆破的夹制作用非常大。因此，爆破时单 （上接第４１０页） 桩数为１１１９根。 垫层法费是最经济的处理工艺。 总沉降量为：ｓ≤Ｓｌ＋Ｓ２：３０＋３０＝６０ｒａｍ ４３沉降量 满足沉降要求。 从沉降量方面进行比较，每种方法沉降量也都能满足要求。其中， 单孔一ｒ程量＝孔截面积×桩长 换土垫层法为８５，３３ｒａｍ、强夯法小于［ＯＯｍｍ、夯扩灰土桩法为５８．４６ｒａｍ、 １．３７４ｍ３ 深层搅拌桩法小于６０ｍｍ，从这方面看，换土垫层法的沉降量最大，夯 扩灰土桩法与深层搅拌桩法沉降量最小，强夯法在沉降量方面亦能满 Ｔ程预算 足要求。因此，夯扩灰土桩法与深层搅拌桩法是地基沉降量最小的处 序号 分部分项Ｔ程名称 单位 １二程量 单价 合价ｆ元） 理Ｔ艺。 ４．４稳定性 ｌ 材料费 ｍ２ １．３７４Ｘ １１ｌ９ １０７．６ １６５４３５．６５ 本Ｔ程第一层为填土，层厚１ｍ；二层为黄土状土，层厚为３ｍ，地基 ２ 机械费 ｍ２ １．３７４×１ｌ１９ １６５３ ２５４１４９．７４ 七具有湿陷性，并且湿陷性等级为一级； 层为黄土状土，层厚为３ ｍ， 地基土具有弱湿陷性； 层为圆砾层，该层承载力高，地基土性能好。 ３ 人Ｔ费 ｍ一１ １．３７４×１１１９ ４８．７ ７４８７６．５４ 从稳定性方面进行比较，换土垫层法处理深度为３ｍ、强夯法处理深度 为７ ｍ、夯扩灰土桩法处理深度为５ｍ、深层搅拌桩法处理深度为７ｍ。 ４、方案对比分析 从这方面看，深层搅拌桩法与强夯法完全消除了湿陷性，夯扩灰土桩法 对于以卜四种处理方案，将从承载力、经济性、沉降量、稳定性等方 消除了大部分的湿陷性，换土垫层法只消除了第二层土的湿陷性。因 面进行分析了论证，并最终确定最优方案。 此，深层搅拌桩法与强夯法是地基稳定性最高的处理Ｔ艺。 ４．１承载力 从承载力方面进行比较，每种方法承载力都满足要求。但下卧层 参考文献 的承载力中，换土垫层法能够满足要求；强夯法和夯扩灰土桩法承载 ［１］韩振才，刘江，胡艳东浅谈加固处理湿陷性黄土地基的方法［Ｉ］ 力较高；深层搅拌桩法承载力最大。因此，深层搅拌桩法足获得承载力 岩土工程界增刊，２００６． 最高的处理Ｔ艺。 ［２］龚晓南．地基处理［Ｍ］北京：中国建筑￣－，２ｋ出版社，２００５ ４．２经济性 ［３］陕西省计划委员会湿陷性黄土地区建筑规范［ｓ］西安 从经济性方面进行比较，换土垫层法的费用为８６０６１．２５元、强夯 ＧＢ５００２５—２００４． 法的费用为２６４４３１．６７元、夯扩灰土桩法的费用为２７９４１７．６５元、深层 ［４］林宗元岩土工程治理手册［Ｍ］北京：中国建筑工业出版社 搅拌桩法的费用为５８１５９９．８Ｏ元，从这方面看，深层搅拌桩法的花费也 ２００５ 最高，强夯法和夯扩灰土桩法次之，换土垫层法费用最少。因此，换土 ［５］建筑地基处理技术规范［Ｓ］．ｊｃ，ｊ７９．２００２． ４１２一