多台阶施工法在大硐室快速掘进中的应用

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摘 要：以潘一矿-788m充电硐室为例，介绍了正向多台阶施工法、矿用安全高效水胶炸药在大硐室快速掘进中的应用情况，对应用效果进行了总结，并提出了相关建议。

关键词：大断面 硐室 多台阶 快速掘进

中图分类号：TQ3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0037-01

1 概况

1.1 工程概况

-788 m充电硐室是潘一矿二水平改扩建工程，主要用途是为二水平使用的电机车进行充电。该硐室断面为直墙半圆拱形，净断面、宽×高=5800×5000 mm，毛断面、宽×高=7000×5820 mm（防腐地坪220 mm厚）。

1.2 地质概况

该地段内的煤（岩）层产状为205°～210°

2 作业方式及劳动组织

2.1 劳动组织及施工方法

采用“三·八”工作制，正规循环作业，两掘一喷，顺序作业。正向多台阶施工方法，上台阶长度保持在5～6 m，阶长度保持在4～5 m，上台阶高度2.4～2.6 m，阶高度2.0～2.2 m，下台阶高度1.0～1.2 m，上、中、下分层同时起爆。（如图1）

2.2 工艺流程

（1）生产工艺：采用两掘一喷，锚网喷一次支护。

（2）锚网喷一次支护工艺流程：交接班安全检查（顶板、瓦斯、工程质量、探头位置）钻眼装药联线放炮安全检查洒水灭尘出货迎头临时支护打锚杆初喷（后方打锚杆（索）、挂网、复喷）养护整理。

3 爆破器材及爆破参数

3.1 爆破器材选型

雷管：煤矿许用毫秒延期电雷管（最后一段延期时间不超过130 ms）。炸药：矿用安全高效水胶炸药。起爆器型号：MFB-200型。

3.2 矿用安全高效水胶炸药适用条件

（1）距突出煤层法距≥10 m的岩巷。（2）井筒、石门揭穿突出煤层前、后法距10 m范围外的岩巷。（3）岩石巷道处于非地质构造带、非瓦斯异常带、非应力集中区。（4）前探钻孔及炮眼内瓦斯无异常。

3.3 爆破参数

（1）装药方式：正向装药。（2）联线方式：串联。（3）炮眼布置方式：①上台阶布置6个槽子眼，眼口水平间距1200 mm；眼底水平间距200 mm，垂直间距530 mm，以巷道中心线为轴对称布置，另外布置22个辅助眼，25个周边眼，11个底眼。辅助眼、周边眼和底眼均为直眼。槽子眼深度2450 mm，其他眼深均为2300 mm，周边眼间距控制在350 mm以内，底眼间距控制在400～500 mm。②阶布置四排共59个炮眼，直眼，眼深2300 mm。③下台阶布置三排共45个炮眼，其中15个底眼，85°扎脚，其余均为直眼，眼深2300 mm。（4）装药量：上台阶槽子眼每个炮眼2卷药；辅助眼每个炮眼3卷药；周边眼每个炮眼2卷药，小计158卷；阶每个炮眼2卷药，小计118卷；下台阶每个炮眼2卷药小计50卷，合计326卷共120.78 kg。

4 支护工艺及参数

4.1 临时支护

（1）支护参数。临时支护采用型号为DWB28-30/100型轻型单体液压临时支柱，数量不少于2根，具体根据迎头实际情况确定，帽采用规格为长×宽×厚=500×250×60 mm的新木料。临时支柱居中布置，左右间距为1.2～1.6 m、前后间距为1.2～1.4 m（打设临时支护要避开锚杆眼位置）。

（2）支护工艺。放炮验炮后，首先进行敲帮问顶，用长柄工具（不短于2 m）将浮矸危岩找尽；然后先将顶网压茬连接好，用12 #铁丝将钢筋网连接牢固，连接点间距不大于200 mm；避开钢筋网压茬处按照支护参数要求布置临时支柱，打足劲，接实顶板；最后方可在临时支护下进行其它工作。最大控顶距不大于2.5 m。

4.2 永久支护

（1）支护参数。采用锚网喷支护，喷厚100 mm，强度C20。锚杆采用Ф20×2200 mm高强锚杆，间排距800×800 mm；树脂药卷：每根锚杆配两卷，帮部采用Z2850型，拱部采用Z2355型；钢网采用Ф6.5 mm，长×宽=2100×900 mm（网孔：150×150 mm）。锚索规格：Ф15.24×6200 mm，每排5根，间距1.5 m，排距3 m，每根锚索配4卷Z2355型树脂药卷。

（2）永久支护与迎头的位置关系。帮、顶锚杆支护紧跟迎头；岩性稳定时，初喷滞后迎头不大于5 m，岩性松软时，初喷紧跟迎头；复喷紧跟耙矸机后，顶板破碎时，顶部复喷紧跟迎头。

5 安全技术措施

5.1 顶板管理安全技术措施

（1）采用液压单体临时支护时，要用防倒绳，阀芯要指向巷帮。（2）帮、顶锚杆支护必须紧跟迎头，锚索滞后迎头不大于2排。（3）施工顶板锚杆（索），搅拌结束后，要等3min后方可去掉锚杆打眼机。（4）各类探眼，严禁用作锚杆（索）孔。

5.2 放炮及火工品管理安全技术措施

（1）严格执行一次打眼、一次装药、一次放炮制度，严禁装药与打眼同时进行。（2）底眼装药时必须采用抗静电彩带作为标识。（3）爆破地点附近20 m以内风流中瓦斯浓度达到0.8%时，严禁爆破。（4）工作面在施工下部炮眼前，必须将迎头3 m内的浮矸出尽，见实帮实底，且不得在水中打眼。（5）使用矿用安全高效水胶炸药时，必须满足适用条件及使用范围。

6 应用小结

6.1 效果

采用正向多台阶施工法与全断面施工法和普通台阶施工法相比，有效降低了巷道相对高度，有利于巷道顶、帮管理，便于支护操作，降低了片帮几率。同时增加了掘进头的自由面数量，减小了爆破阻力，提高了爆破效果。增加了工作平台，便于并行作业，提高了工时利用率。矿用安全高效水胶炸药的应用，大大提高了循环单进水平。矿用安全高效水胶炸药和正向多台阶施工法的联合应用，是实施硬岩大硐室快速掘进的有效方法。

6.2 建议

（1）正向多台阶施工法，对职工操作熟练程度要求较高，对掘进打眼工数量要求较多，否则难以实现平行作业，无法体现正向多台阶施工法的优势。爆破时，几个分层必须同时起爆，打眼和装药不能同时进行。（2）使用矿用安全高效炸药时，必须满足适用条件和使用范围要求。原则上掏槽眼不低于2.5 m深，周边眼及辅助眼不低于2.3 m深。