松散破碎围岩巷道施工技术与安全管理

     一、引言

    小华煤矿南区块段含煤地层为童子岩组第一段第四带(P1t1～4)地层，赋存有33#、34#等煤层，33#煤层顶底均为砂质泥岩，34#煤层顶板为砂质泥岩、细粉砂岩，底板为泥岩。该块段受F1断裂及次生断裂影响，巷道围岩极为松散、破碎。块段内岩层富水性较强，当巷道或采煤工作面开采时，生产巷道或采煤工作面淋水普遍很大，恶化了采掘施工条件，使顶板管理更加困难。根据南区+700m水平实测的涌水量一般在20～40m³/h，平均涌水量为22.5m³/h。2005年3月至6月，小华矿在南区+670m片盘延深施工中遇到了一组极为破碎、松散、富水性强的岩层，施工进度一度受阻。该矿及时组织工程技术队伍，对该巷道围岩施工技术进行攻关，采取一系列有效措施，取得了较为理想的效果。结合小华矿南区巷道现场施工情况，本人在此探讨巷道围岩极为破碎、松散情况下的有关技术措施与安全管理。

    二、钻爆技术

    与一般巷道掘进施工相比，松散破碎围岩巷道具有顶板极易垮落、控顶困难、施工技术要求高、安全管理难度大等特点，遇水时还会出现膨胀、挤出现象。

    在松散破碎围岩巷道内施工，若采取一般的钻爆技术进行爆破掘进，是很容易发生巷道垮塌、冒顶的。针对南区+670m巷道围岩松散、破碎的特点，在认真分析与试验的基础上，从炮眼布置、炮眼深度、装药结构、装药量等方面对工作面爆破技术进行了改进，取得了较好的效果。工作面炮眼布置图见图1。各炮眼装药量见附表。

    掏槽眼采用反向装药，其它炮眼为正向装药，采用串联法联线。爆破后循环进尺一般可达0.8～1.0m之间。爆破后要立即采用超前控顶技术措施，防止发生大面积垮顶，巷道边帮、顶部个别地方须借助尖镐成形。

    南区巷道施工在采用上述钻爆技术爆破后，发生垮顶且高度大于50cm的概率不超过20%。

    三、控顶技术

    控顶技术包括超前控顶技术与背顶技术两部分。

    1、超前控顶技术

    在南区+670m开拓延深施工中，主要采取以下两种超前控顶技术：

    ①爆破前控顶技术

    在淋水、爆破后即会发生较大垮顶的地段，采用在巷道迎头上方岩层内预先打入若干根废旧钻杆或废旧轨道，再钻眼爆破的控顶技术。对打入废旧钻杆或废旧轨道有困难时，借助风镐先在巷道迎头上方掏一方糟，再用废旧钻杆或废旧轨道控顶(见图2)。

    ②爆破后控顶技术

    对于爆破后不会立即发生较大面积垮顶、但不即时控顶又容易发生垮顶的地段，采用一般性的超前探梁支护的方式进行控顶即可，出碴后立即用支架支护。

    四、背顶技术

    对于松散、破碎、遇水后又会发生膨胀的巷道围岩，巷道压力较大，若单纯采用板皮、小圆柱等方式背顶，常常会出现棚顶漏空、背顶后再次垮顶现象。南区延深施工中在遇到此类问题后，经过认真研讨，采用了铺钢丝网背顶，成功地解决了这个难题。钢丝网采用废旧钢丝绳加工，规格1200mm×600mm左右，用细铁丝固定。也可用竹篱笆片背顶，但不如铺钢丝网效果好，操作上也不如钢丝网方便，因为钢丝网投入使用时还可以有一定的变形，背顶时操作轻松多了，而竹篱笆片没有这个优点。

    此外，钢丝网或竹篱笆片用在边帮压力大、易发生垮帮、漏帮的地方，堵漏效果非常理想。

    五、安全管理

    在松散、破碎围岩施工时，主要采取的安全措施：

    1、小循环进尺，高密度支护。巷道围岩松散、破碎时，巷道压力比较大，循环进尺过大时，爆破后空顶面积较大，发生冒顶的几率较高，同时要达到较大的循环进尺，须要有足够的炸药量，爆破震动大，对周边围岩破坏性同时增加。在压力大的巷道，支护密度要相应增大，以免支撑力不足而冒顶。

    2、技术员跟班指导。在松散破碎围岩中施工时，安排工程技术人员现场跟班蹲点，做好钻眼技术的指导与控制，发现问题及时分析解决，这样能有效防止冒顶事故的发生。

    3、列入重点面监控管理。将松散破碎围岩施工工作面纳入重点监控面进行管理，作业人员必须每班汇报进度及工作面情况，安全信息员要做好隐患督促跟踪整改。

    4、组织技术过硬、劳力强的施工队伍进行施工。在松散破碎的围岩中施工，要求作业人员必须要有较高的钻爆技术、控顶技术以及丰富的现场应急处理经验，一旦发生冒顶，能及时采取有效措施，将冒顶影响控制在最小范围内。

    5、后勤服务保障。工作面一旦发生突变，调度室、安全信息中心必须立即作出反应，将情况向矿领导和有关部门反映；物质供应部门必须及时提供应急所需的材料；机电部门能及时给予加工所需的应急材料，及时组织有关人员到现场配合作业人员处理。