煤矿井下巷道贯通相关技术研究

前岭煤矿位于淮北市濉溪县古饶镇, 距宿州市22公里, 距淮北市35公里。井田东西走向长7.5公里, 南北宽0.4~2.5公里, 面积11平方公里。符夹铁路和101省道宿淮公路段穿过井田东北部, 闸河车站位于井田境内;距井口2.5公里, 交通十分便利。

随着矿井生产任务逐年提高, 生产衔接日渐紧张, 导致开掘任务增加, 井下巷道贯通工程繁多。前岭矿各种巷道贯通必须安全、准确、及时。为了做好业务保安, 结合自己多年参加巷道贯通的实践经验, 现就井下常见两巷道贯通, 根据夹角分类进行分析。

1 夹角<90°的两巷道之间的贯通

(1) 夹角<90的两巷道之间的贯通, 见图1。

图1中α为两巷道之间的夹角。2a为被贯通巷道的宽度。2b为贯通巷道的宽度。S-A#测点到风联巷中心的贯通距离。S1为贯通最短帮与被贯通巷道交点E向作垂线与中线AB的交点C点B点的距离。

(1) 当0°<α<45°时, 在∆EFG中,

由于岩层受到放炮的影响, 岩层的断层面受到破坏。所以当S3小于一定值, 所施工的4331上提风巷的左帮未施工至E点时, 就有可能与4331风联巷贯通;α越小, 提前贯通的距离越大, 所以必须考虑到贯通距离与贯通位置的变化, 根据施工巷道的岩性和掘进方式, 采取相应的安全措施来确定S3的极限值, 控制巷道贯通的最短距离。S贯=S-S1-S2=S- (a/sinα+b/tgα) -S3·ctgα, 为此, 最先贯通的位置有可能提前至F点, 贯通位置至B点的距离为:

为了保证巷道的贯通安全准确, 避免因提前贯通造成通风系统的紊乱, 以及贯通后为了便于架设巷道三叉们抬捧, 必须以S贯为有效贯通距离下发贯通警报。支护范围将移至F点和G点分别向外5m处。标定贯通位置为F点, 贯通时安全警戒人员必须站在F点或G点向外30m外进行警戒, 并将设备移至安全位置, 以免巷道贯通时伤及人员及设备。

(2) 当45°≤α<90°时, 在∆EFG中, tgα=S3/S2>1, ∴S3>S2, 为此, 只需考虑两贯通巷道最短帮与贯通中心的距离S1, 那么:

另外, 还可依据比例画出图形, 用图解法量出S1的距离, 根据解算出的A#点与贯通中心的距离S, 用S贯=S-S1求出贯通距离, 在这种情况下, 巷道贯通位置的标定应为E点, E点至贯通中心B点的距离为,

贯通范围为EG, 警戒范围为E点与G点分别往外30m处放警戒。

对于上述情况的贯通防范措施及建议: (1) 设计部门设计巷道贯通时, 应尽量使两贯通巷道的夹角大于45°。 (2) 为了保证巷道成型及施工安全, 施工至贯通距离剩3~5m时, 放小炮或用风镐来完成贯通。 (3) 严格按标定贯通位置及贯通范围来支护和放警戒。

2 夹角α=90°的两巷道贯通

夹角α=90°的两巷道贯通。此类贯通多为横贯、切眼与另一个顺槽的贯通。相对较容易, 只需要严格掌握被贯通巷道的停头位置及贯通处的积水有无机电设备等情况。

此种情况只需找出贯通巷道与被贯通巷道的中心位置B, 贯通范围为贯通巷道的宽度, 双侧各30m放警戒即可。

防范措施及建议: (1) 必须严格按下发的贯通警报标定的贯通距离控制贯通; (2) 当两边的高差影响较大时, 必须考虑高差对贯通距离的影响; (3) 标定贯通位置时, 必须注意贯通处顶板情况, 以及机电设备和积水等, 并在贯通警报中注明。

3 夹角α=180°的两巷道贯通

夹角α=180°的巷道贯通, 此类贯通又称为对口贯通, 贯通的精度要求比较高。它可分为沿导向层施工的对口贯通和不沿导向层施工的对口贯通, 前者贯通只需考虑水平方向上的贯通, 后者不仅要考虑水平方向还要考虑竖直方向上的贯通, 《煤矿测量规程》规定, 进行重大贯通测量前, 必须编制贯通说明书进行误差预计。

误差预计的方法: (1) 首先了解贯通工程的概况, 检核设计的图纸资料, 搜集与工程有关的井上、井下控制网资料, 为贯通测量设计作好准备; (2) 绘制巷道贯通设计平面图, 绘出与贯通工程有关的巷道及控制点, 以便进行测量设计 (设计图的比例尺应不小于l∶2000) ; (3) 根据贯通允许偏差值制定测量方案, 选择测量仪器和工具, 确定测量方法和限差要; (4) 根据井巷贯通测量精度和施工工程要求, 进行井巷贯通相遇点的误差预计; (5) 取两倍中误差作为贯通的预计误差值, 再与贯通允许偏差值相比较。若预计误差值小于允许偏差值, 则测量方案可行的。否则, 应调整测量方案, 再进行估算, 直到符合设计要求为止。

施工中, 应采取相应措施提高测量精度。巷道贯通的精度取决于中腰线的精度, 而中腰线的方向是按导线点的坐标和高程反算的。因此, 巷道贯通的关键在于提高导线的精度。井下测角误差主要来源于仪器误差、测角方法误差和对中误差, 其中对中误差是测角误差的最主要来源, 可以采取加大垂球重量、采用挡风布、加大边长和重复对中等方法来减少对中误差。另外也可充分应用陀螺定向和光电测距技术提高测量精度;采用激光指向方法来提高给向精度及工程质量, 同时注重“重要测段”的导线测量精度, 也是确保贯通精度的有效措施。

综上所述, 结合本矿井下贯通分析, 生产矿井常见的两巷贯通根据夹角不同, 主要有以上3种。在施工前, 一定要根据设计图, 按照两巷夹角的不同, 制定合理的贯通方案。采用合理的贯通方案及施测方法, 能够提高测量工作效率, 确保每项贯通都能满足设计要求, 为矿井安全生产提供有利保证。

摘要：本文基于笔者多年从事的巷道贯通的相关研究经验, 以煤矿井下巷道贯通为研究对象, 对不同角度下的煤矿井下巷道贯通进行了分析探讨, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：煤矿井下,巷道贯通,夹角