構造復雜受水威脅軟巖區域巷道的施工與修復研究

【摘 要】鑫國煤電公司下組煤為構造復雜受水威脅圍巖為軟巖的衰老礦井，巷道支護以鐵棚支護為主，局部為噴漿支護，準備巷道為架棚噴漿支護，為防止棚子鉆底，棚腿底部加墊木墊板，兩幫棚腿下部澆注砼。為確保開采安全，-210m水平9、10Ⅱ層煤工作面形成后必須進行注漿改造，在注漿改造過程中，造成局部巷道底鼓變形，經長期的實踐與分析研究，制訂了許多靈活機動而又切實可行的巷道施工與維修技術措施，經實施取得了較好的效果。

【關鍵詞】巷道施工與修復；技術實踐；應用

1.礦井概況

鑫國煤電公司（原肥礦集團國家莊煤礦）1970年建井，1975年投產，設計能力45萬噸/年，分二個水平開采，-70m水平為山西組1～4層煤，-210m水平開采太原群5～10層煤，采煤方法為走向長壁后退式采煤法。-70m水平煤層儲量已基本枯竭，逐步轉入-210m水平開采。-210m水平構造及其復雜，受水威脅嚴重且圍巖為軟巖，-210m水平已施工的巷道受動壓及注漿影響，變形嚴重，修復巷道工程量大解放儲量困難，生產接續非常緊張。

2.選題理由

為了延長其服務年限，維持礦區穩定，中厚煤層的開采主要集中在-210m水平北翼二采區9、10Ⅱ層煤。準備巷道為11#礦工鋼棚加噴漿支護，局部為錨噴支護，鐵棚棚腿底部加墊木墊板，兩幫打泄壓孔，兩幫棚腿底部澆注砼?；夭上锏乐ёo以11#礦工鋼棚支護為主，其次為錨桿、錨梁支護，10Ⅱ層煤巷道破底不超0.5m，為確保開采安全，-210m水平工作面形成后必須進行注漿改造，準備巷道受動壓及底板注漿改造等影響，變形嚴重，曾因壓力大，底板鼓起。-250m泄水巷為二采區的主泄水巷，巷道局部第一次底板鼓起后，采用底板橫排舊鐵路，鐵路長2.8米，間距為1米然后澆注砼0.4m厚，兩幫棚腿澆注砼，使底板兩幫成為一體。一年后，底板又鼓起。二采區巷道擴修量大，給生產接續帶來了很大的難度。

3.巷道施工及失修情況

-210m水平二采區主要支護為梯形斷面、鐵棚支護，局部巷道為錨桿支護或錨噴支護。該巷道大部分完好，但因受注漿改造及采動影響等因素，巷道不同程度地受到破壞，局部已發生嚴重變形。

-210m水平準備巷道布置在巖層中，為避免巷道變形，巷道采用11#礦工鋼棚噴漿支護或錨、網、噴支護，底板采用橫排舊鐵路，鐵路長2.8米，間距為1米然后澆注砼0.4m厚，兩幫棚腿澆注砼，使底板兩幫成為一體，受采動影響，半年后局部巷道棚梁及棚腿彎曲，底板鼓起，局部噴體開裂兩幫鼓出。

錨桿巷道在施工時采用頂部為錨桿支護兩幫用錨梁豎排加塑鋼網，間距為0.8米，在底板注漿加固過程中，巷道局部出現兩幫鼓出變形，底板鼓起。

11#礦工字鋼棚支護巷道，為防止棚子鉆底，棚腿底部加墊木墊板，為使巷道壓力釋放，兩幫自肩部往下各打5個泄壓孔。因受注漿改造及采動影響，局部巷道頂部砼背板斷裂，11#礦工字鋼棚梁及棚腿彎曲，出現漏頂。錨噴支護巷道，局部出現砼開裂，兩幫鼓出，底板鼓起。

4.巷道修復技術研究

根據失修具體情況，具體分析，采取相應的施工方法和技術要求:

（1）對于巷道頂幫變形輕微，只是底板鼓起，導致巷道高度不夠的，落底達到《作業規程》規定的高度。

（2）錨桿巷道擴修方法為兩幫鼓出不嚴重的采用補打錨桿的方法加強支護。兩幫鼓出嚴重圍巖破碎的采取套支11#礦工鋼梯形棚，棚距為中—中0.6m，棚腿扎角增大到250mm/m，棚腿底部加墊木墊板，頂部采用四、五塊砼背板交替花背，再用小桿木楔剎緊背牢。兩幫用4塊背板背幫，每架鐵棚兩幫自肩部往下各打5個泄壓孔，以便泄壓。

（3）11#礦工鋼棚支護巷道：擴修方法采取松幫釋放壓力并套支11#礦工鋼梯形棚，每架鐵棚兩幫自肩部往下各打5個泄壓孔，棚距為中—中0.6m，棚腿底部加墊木墊板，棚腿扎角為250mm/m。

（4）錨噴巷道：對于錨噴巷道僅有局部噴體開裂脫落的，采取先處理掉開裂噴體和活石、再打注錨桿、掛網、噴漿的方法進行維修。

1）錨噴巷道噴體脫落面積較大、失修較嚴重的，采取套支11#礦工鋼梯形棚的方法擴修，在兩側棚腿下部緊貼棚腿內沿澆注砼，棚距為中—中0.6m，頂部用砼背板滿背，兩幫各用砼背板4塊花背，然后再噴漿，噴漿厚度100mm。 所用支架均采用11#工字鋼，棚腿為頂部焊接12#槽鋼以防棚梁偏離，棚腿底部焊接厚50mm的鐵板加工制作以防棚腿鉆底。

2）對于巷道頂部完整，僅有拱基線以下部分開裂脫落的， 先在兩幫打錨桿，掛網后再采用補砌料石墻的方法維修，需開幫時，一次開幫長度不超過3.5m，拉墻長度不超過3m，砌墻墻厚350mm、基礎深250mm，壁后采用砂漿、片石充填密實。

3）對于發生冒頂嚴重的塊段，采取如下方法進行擴修：

①首先在緊靠近冒頂區之外、巷道頂板完整處，連續支設至少3架11#礦工鋼梯形棚。

②然后在已支設好的棚下，于巷道兩側各支設一架順槽抬棚，托緊托牢迎頭至少三架棚作為加強支護，順槽抬棚使用3.5m長的板梁配合使用內注式金屬液壓支柱，一梁至少三柱，在對應棚梁下支設，支柱要有防倒措施。

a.若前方冒落碴子不是太多、碴子上部有較大空間時，采用前探板梁的方法臨時控制頂板，即使用2～3根長2.4～3.5m、寬×厚≮160×100（mm）的木板梁，前端搭在冒頂區的碴子上，后端支在已支好的棚梁上，然后在其上用木料打垛，冒高小于1.0m時，上方打垛要接頂；冒高大于1.0m時，上方打垛可不接頂，但木垛不少于4層，并且垛上面要用條笆封嚴。

b.若前方冒落碴子太多、碴子封堵全斷面，無法向前探板梁時，則用撞楔法臨時控制頂板，即使用前端削尖的小桿、條笆棍或砸扁鐵管子等尖狀物4～6根，從最前第二架棚梁的下方、第一架棚梁的上方，由外向里砸，止住流矸。

c.然后在前探板梁或撞楔的掩護下向前扒碴使棚，此時棚距要縮小為中—中0.4～0.6m。隨擴修使棚，順槽抬棚要依次前移，始終托住迎頭至少三架棚。

5.采取的措施

嚴格執行由外向里，先支后回的原則，禁止分段，平行作業。

認真執行“敲幫問頂”制度，及時用長柄工具找掉頂幫危巖活石，做到一人監護，一人操作。

頂板壓力不大時采用扶設11#礦工鋼梯形棚的方法擴修時執行： 若使不上前探支架要采用前探棒或點柱作臨時支護。前探棒不得少于4根，且要采用材質合格的優質木材制作；點柱使用直徑不小于150mm的圓木、材質合格，其長度和數量要根據現場實際情況而定，一般每平方米不少于1根。

支齊三架棚后要采用前探支架作臨時支護，將棚子前方一段頂板控制起來，前探支架與頂板之間要用上凈寬2.4m的棚梁，其上用小桿\"井\"字型接頂，順槽小桿置于前棚梁之上，并剎緊背實。 處理嚴重冒頂期間，迎頭除正常使用順槽抬棚、相鄰棚之間打齊撐桿等加強支護外，要求迎頭不少于10米相鄰棚腿間使用好防倒器，其安設位置在棚梁接口下0.5～0.8m處、平行于原巷道，防止大塊矸石滑落沖擊到棚子。

施工期間嚴禁停風，停風必須撤人；施工人員全部撤至新鮮風流處，恢復通風時要待開啟局扇供風15分鐘后，施工人員才可進入施工現場。

6.取得的效果

由于采取措施得當及時， 加快了巷道維修進度，確保了生產接續，節省投資34萬元，本區域比計劃早投產10個月，早出煤12萬t， 該項目為鑫國煤電公司多創經濟效益1560萬元。 [科]