煤矿大跨度巷道施工方案.doc

煤矿大跨度巷道施工综合技术方案
一、工程概况
（一）项目基本信息
本工程为煤矿井下大跨度运输巷道施工项目，设计总长度2800米，采用直墙半圆拱断面，净宽6.8米，净高4.8米，净断面面积26.5平方米，掘进断面面积30.8平方米。巷道主要服务于矿井东翼采区煤炭运输、设备通行及通风系统构建，设计服务年限20年。工程地质条件复杂，穿越岩层以中粒砂岩（占比45%）、砂质页岩（30%）及煤层（15%）为主，揭露3条落差大于3米的正断层（F1、F2、F3），最大涌水量预计25m³/h，瓦斯绝对涌出量0.8m³/min，属低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸危险性。
（二）主要工程量
施工区域
工程名称
长度（米）
支护类型
重点控制
东翼一区
主运输大巷
1200
锚网喷+锚索
F1断层带（350-420m）
东翼二区
辅助运输巷
800
锚网喷
煤层段（K2煤层，厚1.2m）
交叉硐室
井底车场连接巷
350
钢拱架+注浆
三岔口（跨度9.5m）
联络系统
回风联络巷
450
复合支护
高地应力段（埋深680m）
（三）施工难点
1. 断面控制：大跨度断面导致顶板暴露面积达传统巷道1.8倍，需解决围岩稳定性控制问题
2. 交叉施工：井底车场三岔口处最大跨度达9.5m，支护体系需承受三维应力
3. 地质变化：F2断层带（宽8-15m）存在突水风险，岩石破碎系数f=3-4
4. 平行作业：三个工作面同时施工时的通风、运输系统交叉干扰
5. 量测监控：需实时监测围岩变形，控制顶底板移近量≤150mm/月
二、施工组织设计
（一）管理组织机构
采用项目经理负责制，设置矩阵式管理架构：
· 决策层：项目经理（注册安全工程师）、项目总工、安全总监
· 管理层：工程技术部（5人）、安全监察部（4人）、施工管理部（6人）、物资设备部（3人）、质量检验科（3人）
· 作业层：3个掘进队（每队35人）、1个支护队（28人）、1个机电维修队（15人）
（二）施工队伍配置
队伍名称
人数
主要设备
作业方式
月进尺指标
掘进一队
35
EBZ-200综掘机1台
三八制（6循环/日）
320m
掘进二队
35
EBZ-160综掘机1台
三八制（5循环/日）
280m
支护专业队
28
锚杆钻机6台、喷浆机3台
平行作业
与掘进同步
特殊工程队
20
地质雷达、注浆泵
断层处理/硐室施工
专项攻坚
（三）施工平面布置
1. 材料堆放：在+50m车场设置分区料场，锚杆、钢拱架等分类存放，配备防雨棚（面积300㎡）及防爆照明
2. 设备布置：
o 掘进工作面：综掘机+桥式转载机+刮板输送机（SGB-630/150）
o 运输系统：DSJ-100/63/2×75带式输送机（运量600t/h）
o 排水系统：工作面设临时水仓（容积50m³），安装BQW40-100/2-30水泵（一用一备）
3. 通风系统：采用压入式通风，安设2×55kW对旋式局部通风机（风量450-600m³/min），风筒选用φ1000mm阻燃风筒（百米漏风率＜2%）
三、施工技术方案
（一）掘进工艺
1. 机械化掘进作业线
采用"综掘机截割-刮板转载-带式输送"连续作业线，循环进尺1.6m，具体工序：
· 截割作业：采用分层截割法，先割顶部（2.5m高）→再割两帮→最后清底，截割速度控制在0.8-1.2m/min
· 装运系统：综掘机铲板收集（铲板角度18°）→第一运输机（链速0.8m/s）→桥式转载机→带式输送机
· 循环控制：每循环包含：安全检查（15min）→截割（45min）→临时支护（30min）→出矸（25min）→永久支护准备（25min），循环时间140min
2. 钻爆参数优化（断层带使用）
当综掘机无法通过破碎岩层时采用光面爆破，参数设计：
· 掏槽方式：双楔形掏槽，掏槽眼深度2.2m，装药系数0.65，眼距0.4m，角度75°
· 周边眼布置：沿轮廓线间距450mm，抵抗线550mm，采用空气柱间隔装药（药卷规格φ32×200mm煤矿许用乳化炸药）
· 起爆网络：毫秒延期电雷管（1-5段），总延期时间＜130ms，正向起爆，封泥长度≥0.8m
（二）支护体系设计
1. 分级支护方案
地质条件
支护类型
技术参数
施工要求
稳定岩层（f≥6）
锚网喷
锚杆：φ22×2500mm左旋锚杆，间排距800×800mm
钢筋网：φ6.5mm，100×100mm网格
喷砼：C25，厚120mm
锚杆预紧力≥120kN，喷砼初凝≤15min
中等稳定岩层（f=4-6）
锚网喷+锚索
锚索：φ17.8×6300mm，间排距1600×2400mm
补强：每2排锚杆设1排锚索
锚索预紧力≥180kN，张拉机具定期校验
破碎岩层（f＜4）
钢拱架+注浆
11#矿工钢拱架，棚距600mm
注浆：水泥-水玻璃双液浆，压力2.0MPa
拱架搭接长度500mm，注浆扩散半径≥1.5m
交叉硐室
复合支护
29U型钢+注浆锚杆+钢筋网
锚索：φ21.6×8300mm，扇形布置
硐室周边10m范围加密支护
2. 特殊地段加强措施
（1）F1断层带施工
· 超前探测：采用YTR-3000地质雷达超前探测30m，配合3个Φ75mm探水孔（孔深35m）
· 管棚支护：Φ108×6mm无缝钢管，长度6m，环向间距300mm，外插角3°-5°
· 注浆加固：采用后退式注浆工艺，水灰比1:1，注浆压力2.5-3.0MPa，单孔注浆量≥8m³
（2）井底车场三岔口
· 分步施工：先施工主巷（6.8m跨度）→滞后50m施工分支巷→最后施工连接段
· 三维支护：
o 顶部：Φ21.6×8300mm锚索，呈放射状布置（每断面8根）
o 帮部：Φ22×3000mm加长锚杆，间排距600×600mm
o 底板：Φ20×2000mm注浆锚杆，控制底鼓（允许底鼓量≤80mm）
（三）施工监测系统
1. 围岩监测：
o 顶板离层仪：每50m设置1个测点，深部基点埋深5m，浅部基点2m，临界值：深部位移≥50mm报警
o 收敛计：监测顶底板及两帮移近量，断面收缩率≤5%
o 应力传感器：在断层带安装围岩应力传感器，监测范围0-20MPa
2. 施工监控：
o 激光指向仪：每100m设置永久基点，保证巷道中线偏差≤150mm
o 断面仪：每50m检测断面规格，允许偏差：-50mm~+150mm
o 锚杆测力计：每300根锚杆抽样1组（3根），检测锚固力
四、通风与瓦斯管理
（一）通风系统设计
1. 系统配置：采用"双风机双电源"压入式通风，主风机型号FBDNo8.0/2×55kW（风量350-600m³/min），备用风机与主风机实现自动切换
2. 风筒管理：使用φ1000mm高强阻燃风筒，采用"逢环必挂、双抗双抗"悬挂方式，风筒出口距工作面距离：综掘≤5m，炮掘≤10m
3. 风量计算：按瓦斯涌出量计算Q=100×0.8×1.5=120m³/min，按人数计算Q=4×60=240m³/min，按风速校核Q=60×S×0.25=60×26.5×0.25=397.5m³/min，设计取风量450m³/min
（二）瓦斯防治措施
1. 监测系统：安装KJ90X型瓦斯监控系统，在工作面、回风流、隅角设置传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%
2. 局部措施：
o 煤层段施工超前钻孔（孔径75mm，孔深15m，控制巷道轮廓外5m）
o 爆破作业实行"一炮三检"（装药前、爆破前、爆破后），瓦斯浓度≥1%严禁爆破
3. 通风管理：杜绝串联通风，局扇实行"三专两闭锁"（专用变压器、开关、电缆；风电、瓦斯电闭锁），备用风机必须能在10min内启动
五、防治水与地质保障
（一）防治水体系
1. 超前探测：
o 物探：采用地质雷达与瑞利波勘探相结合，每次超前探测30m
o 钻探：每100m施工3个探水孔（1个中心孔+2个帮孔），孔深35m，孔径75mm
2. 排水系统：
o 一级排水：工作面设置临时水仓（容积50m³），安装BQW30-100/2-15水泵（扬程100m，流量30m³/h）
o 二级排水：在+50m车场设永久水仓（容积500m³），安装MD280-43×5水泵2台（一用一备）
3. 断层防水：F2断层带施工前，先施工6个注浆孔（孔深40m），采用水泥-水玻璃双液浆封堵导水通道，注浆压力2.5-3.0MPa
（二）地质预测预报
1. 岩性变化：建立"岩性-支护"动态调整机制，每循环进行岩性鉴别，当f值变化±2时调整支护参数
2. 应力监测：高地应力段（埋深＞600m）安装应力传感器，实时监测围岩应力变化，预警值≥15MPa
3. 断层处理：断层带施工时缩短循环进尺至1.0m，采用"短掘短支"，空顶时间≤30min
六、安全技术措施
（一）顶板管理
1. 临时支护：采用3根φ108mm×4.5m前探梁（吊点间距800mm），最大空顶距≤1.2m，背顶采用100×150mm木板（间距300mm）
2. 敲帮问顶：每班开工前、爆破后、支护前必须进行敲帮问顶，使用2.5m长专用工具，由2人配合作业（1人操作1人监护）
3. 特殊控制：断层带实行"三锚两注"（每循环打设3排锚杆+2排注浆管），注浆管采用φ42mm×3000mm无缝钢管，注浆压力1.5-2.0MPa
（二）爆破安全
1. 爆破器材：使用煤矿许用乳化炸药（二级）和毫秒延期电雷管（总延期时间＜130ms），雷管、炸药分库存放，距离≥30m
2. 警戒设置：直线段警戒距离≥150m，曲线段≥100m，设置警戒牌、拉绳及岗哨，爆破前必须发出声光信号
3. 爆破后检查：通风30min后，由爆破工、班组长、安全员共同进入工作面检查，确认瓦斯浓度＜0.8%、无瞎炮、顶板稳定后方可作业
（三）机电安全
1. 设备防护：所有机电设备实现"三大保护"（过流、漏电、接地），电缆悬挂高度≥1.8m，间距≤300mm
2. 防爆管理：入井设备必须有"MA"标志，防爆面间隙≤0.2mm，螺栓紧固力矩符合标准
3. 停送电：严格执行"停电申请-验电放电-挂牌闭锁-专人监护"程序，严禁带电作业
七、质量控制与进度管理
（一）质量控制标准
1. 掘进工程：
o 中线偏差：0~+150mm（每50m检测）
o 腰线偏差：-30~+50mm（每20m检测）
o 断面合格率：≥95%（允许局部超挖≤200mm，欠挖≤50mm）
2. 支护工程：
o 锚杆：拉拔力≥120kN（抽检率10%），预紧力≥100kN
o 喷砼：厚度允许偏差-5~+15mm，强度C25（28d试块抗压强度≥25MPa）
o 钢拱架：安装偏差≤50mm，垂直度≤2°
（二）进度计划控制
1. 关键线路：瓦斯预抽（30d）→揭煤施工（15d）→断层带施工（45d）→正常掘进（180d）→交叉硐室（30d），总工期300d
2. 保障措施：
o 实行小班进尺考核（基本指标1.5m/班，超产奖励）
o 设备维护"包机制"，确保综掘机完好率≥90%，月检修时间≤2d
o 材料储备：锚杆、钢拱架等主要材料储备量满足15d用量
3. 节点控制：设置5个关键里程碑，第60d完成800m，第150d通过F2断层，第240d完成主体工程，第300d竣工验收
八、应急管理
（一）应急预案
1. 顶板事故：
o 冒顶处理：采用"先外后内、由上至下"的原则，使用木垛接顶，严禁空顶作业
o 人员救援：配备救生管道（φ150mm PE管），每50m设置避难硐室（配备自救器、食品、水）
2. 透水事故：
o 立即启动排水系统，撤出受水威胁区域人员
o 采用"截、排、堵"相结合，断层带透水时立即注浆封堵
3. 瓦斯超限：
o 切断电源，撤出人员，启动备用风机
o 采取局部通风稀释，严禁"一风吹"，瓦斯浓度降至0.5%以下方可恢复作业
（二）应急物资
物资名称
规格型号
数量
存放位置
检查周期
自救器
ZYX45型
150台
工作面上下出口30m内
每月1次
急救箱
含止血带、夹板等
5个
掘进头、车场
每周1次
备用风机
FBDNo6.3/2×15
2台
+50m车场
每旬试运转
注浆泵
2ZBQ-50/10
1台
机修硐室
每月检修
本方案严格遵循《煤矿安全规程》（2025版）及《煤矿井巷工程施工质量验收规范》要求，施工过程中需根据现场地质条件动态调整参数，所有重大技术变更必须经项目总工批准并履行交底手续。