鄂尔多斯市东胜区铜川镇内蒙古双欣矿业有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017000
摘要：为使本矿某回风顺槽巷道形成系统，保证工程安全顺利进行，基于组合梁理论，进行了回风顺槽巷道的爆破施工技术以及支护方式研究工作。结果表明：回风顺槽巷道掘进主要采用了钻爆法、楔形掏槽法；巷道采用锚杆支护方式，其顶板、底板下沉最大变形值为121mm、114mm，回风巷道稳定性控制在安全范围。研究成果为类似工程提供借鉴意义。
关键词：采矿，回风巷道系统，爆破，安全
一、工程概况
为了使本矿某回风顺槽巷道形成系统，准备绕道从东翼回风巷开口，AB段长21.729m，方位40°，坡度-7°16′39″，到位后开始按照250°方位反掘本矿某回风顺槽。本矿某回风顺槽BC段长16.671m，坡度为-7°16′39″；CD段长5.321m，水平掘进；DE段长4.435m，沿顶板水平掘进，底板按照-8°下山掘进，巷道高度由2.4m增加至3.0m；EF段长9.799m，水平掘进与8-2#煤层集中运输巷贯通。巷道断面为矩形，断面规格：宽×高=4000×2400mm，该巷道主要用于8-2#煤层本矿某工作面回采时的原煤运输及进风巷，服务年限设计达到12个月以上。
二、回风顺槽系统巷道掘出技术
采用钻爆法施工，YT28型气腿式风动凿岩机打眼，全断面一次爆破，循环进尺为1.8m。
巷道初始掏槽采用了为契形方案，周边眼布置位置与设计方案中轮廓线之间约为160mm~250mm。炸药类型选用2#煤矿许用乳化炸药，而炸药药卷参数为为φ32mm×200mm，质量大约为200g，采用毫秒延时起爆网路设计，应用MFB－200型隔爆电容式起爆装置进行巷道断面爆破。炮孔中设计为连续性装药结构，爆破网络采用串并联，全断面一次起爆，装药过程中保证炸药贴近炮孔底端，使用设计的雷管段别，尤其确保雷管脚线完整状态，考虑水孔时采用防水套保护措施，避免炸药由于水作用导致潮湿进而出现拒爆现象。
巷道爆破设计总的炸药量：
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式中q-单位炸药消耗量。q=1.2kg/m3（煤），q=2.0kg/m3（岩），半煤岩取1.8m3；S-巷道断面积，m2，10.08；L-炮孔深度，m，取2.0；n-炮孔利用率0.8～0.9，取0.9
每茬进度炮孔数目计算：
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式中N-炮孔个数；m-选用药卷长度，0.2m；S-巷道断面积，m2，10.08；n-炮孔利用率0.8～0.9，取0.9；x-炮孔装药系数0.5～0.7，取0.5；p-每个药卷重量，0.2kg
则：Q=1.8×10.08×2.0×0.9=32.66kg（半煤岩）
N=1.8×10.08×0.9×0.2/（0.5×0.2）=32.66（半煤岩）
实际炮孔数量取34个（半煤岩），实际总装药量33.2kg（半煤岩）
三、巷道支护方式
在巷道掘进过程中，为了保证其安全稳定性，提出了以下支护方式：
（1）锚杆参数确定
组合梁理论[1-4]被广泛应用与巷道锚杆参数的设计。
①锚杆长度计算：
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式中：L-锚杆长度m；L1-锚杆在回风巷的超出长度，经验值取0.1m；L2—锚杆设计有效受力长度m；L3—被锚固的锚杆长度，按经验值取0.6m。.png)
式中：L2-锚杆有效受力长度m；K1-抗拉安全系数 设计为8；q-梁结构分布的载荷，取2.5KN/m2
B-回风巷道设计宽度值，设计为4.2m；δT——岩石抗拉强度取50MPa。
则：L2≥0.5B（K1q/δT）1/2≥0.5×4.2（8×2.5/50）1/2≥0.949m.png)
②考虑将锚杆间距与排距设置为相等，则：.png)
式中：a-锚杆间排距m；D-锚杆杆体直径mm；L2-锚杆有效受力长度m；T-杆体材料抗剪强度，取120MPa；K2-顶板抗剪安全系数，3～6 取6；B-巷道开拓宽度，取4.2m；q-组合梁结构承受载荷，设置为2.5KN/m2。则：
a≤0.0458D（L2 T/K2qB）1/2
≤0.0458×18×{（1.107×120）/（6×2.5×4.2）}1/2≤1.197m；
③锚杆锚固长度计算：
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式中：L-锚固剂长度，为600mm；D-钻孔直径，为28mm；D1-树脂锚固剂直径，为23mm；D2-锚杆内径，为18mm。
通过以上计算，按照非金属矿巷道锚杆支护方法理论中规定[5-7]，应该将螺纹钢树脂锚杆的钻孔直径以及锚杆、树脂锚固剂直径进行耦合配置，其中设计的钻孔直径与锚杆杆体直径、树脂锚固剂直径相差不能超过6mm～10mm、4mm～8mm的合理区间。现采用钻孔直径为28mm，树脂锚固剂直径为23mm，锚杆内径为18mm，符合“三径”匹配要求。回风巷道顶部锚杆采用的是φ18×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，而托盘考虑选用150×150×10mm铁材质，间距、排距设定为950和1000mm，同时一排设置为5根，MSK2360树脂锚固剂应用与锚杆一一对应，锚固力≥60KN，预紧力距≥100N•M；锚索采用φ15.24×4300mm钢绞线，托盘使用300×300×10mm钢材质板，排距为3000mm、每排1根，每根锚索使用两支MSK2360树脂锚固剂，锚固力≥150KN；巷道顶部采用金属网防护并用直径6mm的钢筋焊牢，网格设计为100×100mm，长×宽=1100×2100mm，网与网间搭接100mm，用16号铅丝扭结，扭结3圈，间隔100mm扭结一匝。
以“敲帮问顶”为经验方法，及时利用超过2m长度的长柄设备找尽浮煤、悬矸，打眼作业时设专人观察顶板。工作面进行临时支护设计时，前探梁经常被视为优选方法，前探梁以三根12#槽钢为基础，长度大约为 4.0m，每根前探梁使用2个长方形吊环（使用φ30的圆钢加工而成，规格宽400mm，高200mm）与工作面顶锚杆固定。每次放完炮后，前探梁必须及时由外向里将前探梁一次性推移至距工作面迎头≤300mm，用8根刹顶木（长×宽×厚=2400×150×50mm）将前探梁背紧，在前探梁掩护下方可进行作业。如遇顶板破碎或遇构造等特殊情况下，必须增加前探梁数量，由原数量再增加一根。
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（a）支护平面图
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（b）支护剖面图
图1 支护设计
（2）效果分析
选用上述设计的支护方式，通过对巷道的监测，发现本矿某回风顺槽巷道的顶板、底板下沉最大变形值为121mm、114mm，巷道的两帮壁变形值为106mm，整体上回风巷道稳定性控制在安全范围内。从巷道顶板离层角度分析锚杆的受力情况，发现了回风顺槽巷道的顶板扰动离层数值变化可忽略不计；通过测力计判别锚杆的受力在安全值内，因此表明了巷道顶板较为稳定；说明设计的锚杆支护方式较为可靠，巷道支护设计比较合理。
四、结语
（1）通过对本矿某回风顺槽巷道背景的分析。采用了契形掏槽法，确定了炮眼数量34个，实际总装药量33.2kg，提高了工作效率，降低了爆破振动效应。
（2）巷道维护采用了永久支护和临时支护方式，计算出最佳的合理锚杆长度、间距分别为1.649m、1.197m，后期巷道监测中，顶板、底板最大位移量为121mm、114mm，巷道变形控制较好。
（3）为了保证巷道在掘进过程中稳定性，制定了安全措施，确保了安全生产。
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作者简介：朱建平，1989年5月，男，汉族，内蒙古乌兰察布人，2012年7月毕业于内蒙古科技大学，煤炭开采技术，专科学历，2015年7月毕业于内蒙古科技大学，采矿工程，函授本科后续学历，职称助理工程师，现在内蒙古双欣矿业有限公司工作，职位：生产技术部副部长