反井鉆機開切眼技術在急傾斜煤層回采工作面中的應用

陳強文

（貴州正合礦產咨詢服務有限公司 貴州省貴陽市 550001）

1 礦井地質構造情況

井田位于墮卻背斜南東傾沒端，呈一倒轉單斜構造，由二疊系中統棲霞組和中三疊系中統關嶺組地層構成，地層走向北北西，傾向北東，傾角75～85°，平均80°。井田范圍內及附近主要有南北向斷層1條，北西向斷層1條，東西向斷層2條。其次井田內還發育有斷距小于5m的多條斷層，可采煤層主要賦存于P3l中，總體上保存較好。井田的構造復雜程度為中等類型。

2 煤層頂底板情況

井田主要可采煤層為C14煤層、C15煤層、C16煤層、C17煤層、C18煤層、C19煤層、C29煤層，各煤層頂底板巖性主要為軟弱～半堅硬，分述如下：

C14煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、細砂巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.60～8.10m，RQD值19～87%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.34～3.02g/cm3，孔隙率 2.53～6.86%，吸水率 1.52～3.55%，自然抗壓強度 17.7～60.2MPa，自然抗拉強度1.45～4.67MPa，巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C15煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.60-18.0m，RQD值14～91%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度 2.56～2.76g/cm3，孔隙率 3.35～7.68%，吸水率 1.89～2.78%，自然抗壓強度18.2～35.9MPa，自然抗拉強度1.46～3.67MPa，圍巖巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C16煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、粉砂巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.86～9.80m，RQD值5～87%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.75g/cm3，孔隙率 7.12～8.45%，吸水率 3.18%，自然抗壓強度 18.9～46.6MPa，自然抗拉強度22.8-65.4MPa，巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C17煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、粉砂巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.36～5.47m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；視密度2.62g/cm3，孔隙率 6.93～7.61%，吸水率 2.97%，自然抗壓強度 18.9～46.6MPa，自然抗拉強度2.78～5.61MPa巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C18煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、粉砂巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.50～6.20m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；密度2.12g/cm3，孔隙率 4.04%，吸水率2.25%，自然抗壓強度10.2～39.3MPa，自然抗拉強度 1.14～6.03MPa，彈性模量 15.6×103MPa，泊松比 0.30，巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整。直接頂板中巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C19煤層：圍巖巖性為粉砂質泥巖、炭質泥巖及泥巖，厚0.72～4.04m，RQD值0～88%，含瘤狀菱鐵質結核，夾鏡煤條帶及薄煤線，具裂隙，部分方解石充填；巖石質量極差-好，巖體破碎-較完整；密度2.49g/cm3，孔隙率4.29%，吸水率2.44%，自然抗壓強度17.6MPa，自然抗拉強度1.54MPa，軟化系數0.53，巖石較軟、破碎，即穩固性整體不穩定。

C29煤層：圍巖主要為粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及細砂巖，厚0.62～1.40m，含少量蠕蟲狀黃鐵礦結核，具裂隙；RQD值22～88%，視密度2.60g/cm3，孔隙率8.45%，吸水率3.27%，自然抗壓強度30.9～35.5MPa，自然抗拉強度 4.255～4.37MPa，彈性模量 14.2×103MPa，泊松比0.25，巖石質量極差-極好，巖體破碎-完整。直接頂板中巖石軟弱，即穩固性整體中等穩定。

3 采煤工藝

礦井采用偽斜柔性掩護支架采煤法，繩鋸式落煤工藝，工作面采用后退式回采，全部垮落法管理頂板。

4 反井鉆機開切眼安全技術措施

4.1 現場準備

開工前做好施工現場的前期準備，工作面回風巷打好基礎（以開切眼中心線為中線，采用水泥砌筑一個長3m、寬1.5m、高0.5m的基礎）。壓風、水、電源等連接到施工現場，確保上下口具備施工條件；由礦井負責測量的單位放線定位工作，提供開切眼上口、下口的準確位置并提供施工現場平面圖等技術資料；施工隊嚴格按中心線調校鉆機，保證貫通精度。

4.2 施工方案

設計選用一臺BMC200型反井鉆機進行施工。其施工順序為：先由工作面回風巷用φ244mm合金鉆頭由上向下施工導鉆孔。導孔施工完畢，采用φ1.2m鑲有齒盤式滾刀反孔鉆頭由下至上進行擴孔直至成孔完工。

4.3 設備運輸

（1）根據現場察看情況，預先研究制定好反井鉆機的運輸路線，對于沿線可能影響運輸的管線物件等，事先應向礦方有關部門匯報，以幫助協調解決運輸線路的暢通。

（2）平巷行車，注意前方障礙物，接近道叉彎道時，推車必須及時發出警報，當巷道變窄或出現坡度時，嚴禁人工推車；停車時，要把安全防護措施實施完畢后，方可停車，在斜巷運行中保證信號聯系暢通。

4.4 開鉆前檢查

檢查鉆機安裝是否牢固，各部件有無錯漏，是否堅固；檢查電源連接是否正確，保護裝置是否可靠，電機是否受潮。電器設備的防暴質量必須符合《煤礦安全規程》相關規定，電器設備完好。并要將施工電器實行風電閉鎖，對所有機電設備定期檢查；鉆機所需的鉆墊和工具是否齊全，水電是否正常；空載試車5min。

4.5 φ244mm導孔施工時先用低鉆壓鉆進，以防打偏或震壞孔口，鉆進2m后，即可按正常壓力鉆進，為防鉆桿擰得過緊和銹蝕，應該在鉆桿絲扣上涂黃油，并在螺絲根部纏擰8#鉛絲，鉆孔時要及時清除至鉆口的煤渣。并隨時觀察排量和粒度，發現排渣不暢時，應加大水量，降低轉速。發生堵鉆時，立即停止鉆進，加大水量和壓風沖孔，嚴重堵塞時，則拆除鉆機，將鉆桿孔導通。即將鉆通工作面運輸巷時，用低鉆壓避免突然卸壓，損壞機器。在導孔透窩3m前應安排人員提前設警戒線，提前由測量人員在貫穿點位置標明透孔位置，以保證透孔的安全。

4.6 φ1.2m反向擴孔施工：當導孔完畢時，檢查下口是否有各種鐵件塤壞鉆具、將大鉆頭運至工作面運輸巷開切眼下出口位置，利用人工將小鉆頭卸掉，安裝好上下提環提升鉆頭，把上下絲扣對正、卸掉提環，發出準確信號通知鉆機操作手，放下動力頭，電機正轉接上絲扣，擰緊待機后，提起動力龍頭，取出上卡瓦，進行擴孔鉆進。反孔開始時，要特別注意壓力，不要連續推進，一般每推進一次，待刀具無碰撞后再行推進，每次推進距離不大于10mm，待整個刀盤全斷面鉆進后，方可按正常壓力擴孔。擴孔發生卡鉆時，應立即反向推進。反井快擴通時，應低壓順序或間斷推進。

4.7 技術要求

（1）反井鉆機進入施工地點時，施工地點的坡度不能大于2°。

（2）鉆機豎立時，為確保垂直，必須主機操作水平找正，確認無誤后，方可開鉆。

（3）反井鉆機在導孔期間，根據煤層硬度隨時調整油壓，導孔期間上撐時應處于停壓狀態（8～10MPa），以防止鉆進時主機移位，出現導孔偏斜。

（4）擴孔期間應對各部油壓表仔細觀察，根據煤層的硬度隨時調整油壓操作，當擴孔鉆頭至上部時，應慢轉至上口，將下卡盤穩住安裝好，并將大鉆頭用鋼絲繩提起，穿根2m長的30kg/m鋼軌至主機下方鋼軌下面，方可拆除主機部件，拆除電源。

（5）鉆機導孔直徑244mm，擴孔直徑1200mm。

4.8 施工安全措施

施工前，應對施工人員進行工程概況、工程要求等方面的了解培訓，達到人人清楚，個個明白；施工中施工人員應嚴格按規程作業，注意自我保護，隨時注意周圍可能發生的情況。在進行連接鉆頭、鉆桿和排渣等需要上下工作面配合的作業時，必須上下工作面聯系清楚無誤后，方可進行，以免造成意外事故；施工地點須派人了解現場情況，風、水、電到位，現場一切準備無誤后方可將設備運進現場；瓦檢員堅持正常檢測工作，當瓦斯濃度≥1.0%時，必須立即停止作業，當瓦斯濃度≥1.5%必須停止工作，切斷電源，工作面全部人員必須立即撤出；導孔期間，各班應對各部壓力進行檢查，出現問題對下一班交代清楚，導孔期間不能隨意停電、停水，當導孔期間出現停電、停水時，必須將導孔鉆桿上提1m，繼續用風進行吹孔；貫穿前，安排人員在工作面運輸巷預貫穿點后20m設置警戒，嚴禁人員通過；當大鉆頭進入下部煤層400～500mm時應對主機的上下支撐進行檢查，對主機的偏斜進行校正，確認無誤后，方可繼續開機，擴孔期間，操作人員嚴禁打反轉，以防出現大鉆頭墜落；下井人員入井，禁止喝酒，嚴禁帶煙和火種下井，下井時禁止打鬧；所有施工人員應當自覺遵守礦方規章制度，嚴格按操作規程作業，嚴格按照各崗位工種責任制，目標責任明確，協調好礦方各單位的關系，安全優質地完成施工任務。

綜上所述：采用反井鉆機開切眼無需人員進入工作面，工作環境和安全狀況都較普通炮掘開切眼優越，有效避免了施工中受落煤（矸）、淋水影響。并且用反井鉆機開切眼鉆進效率高，施工速度快，操作簡單、工人勞動強度低等諸多優勢，反井鉆機開切眼技術目前正成為急傾斜煤層工作面開切眼優先采用的方法。