復雜條件下大斷面錯車場一次成巷施工技術

馬文斌

(同煤集團生產技術部， 山西 大同市 037003)

塔山煤礦為解決工作面設備穩裝或撤退期間對礦井造成輔運巷錯車困難的難題，方便礦井輔助運輸系統通行通暢，經研究決定，在二盤區輔運巷延伸前方設置一個錯車場，但是由于地質條件復雜，因此需對大斷面錯車場的施工技術進行優化。

1 錯車場位置及圍巖地質條件

塔山煤礦新掘錯車場位于該礦二盤區輔運大巷五聯巷前方450 m處，巷道埋深460～500 m，煤厚6.3～8.4 m，頂板一般為炭質泥巖，高嶺質泥巖和粉砂巖，設計沿3#～5#煤層底板掘進，底板為高嶺質泥巖，碎屑高嶺巖和粉砂巖。由于受火成巖侵入影響，圍巖結構復雜，煌斑巖和硅化煤交互雜亂出現，巖性主要為炭質泥巖及高嶺質泥巖等，炭質泥巖的普氏硬度為Ⅶ-Ⅴ甲類，屬相當軟的巖石。

2 錯車場的斷面及支護

(1) 錯車場斷面。目前井下巷道使用的最大規格的無軌膠輪車是55 t支架搬用車，其寬度為3700 mm，為滿足支架搬運車與其他無軌膠輪車錯車的要求，按照設計要求，非人行側寬度留設600 m，支架搬運車寬3700 mm，無軌膠輪車寬2000 mm，錯車安全距離600 mm，人行道寬度留設1100 mm。由此確定巷道斷面寬為8000 mm。考慮為錯車留設1500 mm的直墻，最終確定巷道高度為4750 mm。

(2) 頂板支護。錨桿桿體采用Φ22 mm左旋無縱筋螺紋鋼，鋼號為HRB400，長度為2500 mm，桿尾螺紋為M24 mm。采用樹脂加長錨固，采用兩支樹脂藥卷，一支規格為K2335，另一支規格為Z2360。鉆孔直徑為28 mm，錨固長度為1200 mm。采用140 mm×140 mm×10 mm拱型高強度托板。W形鋼帶的厚度為3 mm，寬度為150 mm，長度為3900 mm。金屬網為菱形，8#鉛絲，規格為100 mm×100 mm。錨桿排間距為700 mm×700 mm，每排17根錨桿，垂直于巷道表面。錨索為單根鋼絞線，直徑為Φ17.8 mm，長度為8300 mm，每排7根，排間距為1400 mm×1450 mm；采用樹脂加長錨固，采用3支樹脂藥卷，一支規格為K2335，兩支規格為Z2360，錨固長度為1800 mm；托板規格為300 mm×300 mm×16 mm。

(3) 巷幫支護。錨桿桿體采用Φ22 mm左旋無縱筋螺紋鋼，長度為2000 mm，桿尾螺紋為M24 mm。采用拱型高強度托板，托板規格為140 mm×140 mm×10 mm。錨桿排間距為800 mm×800 mm，每排4根錨桿；靠近底板的巷幫錨桿安設角度為與水平線成10°；采用樹脂加長錨固，采用一支樹脂藥卷，規格為Z2360。鉆孔直徑為28 mm，錨固長度為1000 mm。采用8#鉛絲菱形金屬網，規格為100 mm×100 mm。

(4) 架U29鋼棚支護。考慮到巷道跨度大，圍巖條件復雜，因此在主動支護的基礎上采取架U29鋼棚的加強支護。

錯車場的支護結構如圖1所示。

3 施工技術

大斷面巷道的施工方法主要有兩種方法：導硐—擴刷法和一次成巷法，而目前國內主要采用導硐—擴刷法施工，巷道的二次擴掘前后要經歷兩次應力重分布，支護難度大，嚴重影響工作面安全生產，并且需支護次巷幫，耗時耗材。采用一次成巷法的主要目的是為了減小施工時對圍巖擾動力，分散了巷道迎頭的頂板壓力，起到提前卸壓的效果，使巷道受力較為均勻，給快速掘進施工創造了良好的條件。因此該錯車場采用一次成巷法進行施工。

圖1 錯車場的支護結構

施工時，綜掘采取左右邁步方式施工，考慮到圍巖較為破碎，因此施工組織方式為一掘一支，在錯車場右半個斷面完成4個循環以后，退機組隨即在巷道左幫側完成對應循環進尺，左右錯距最小2.1 m，最大不超過4.2 m。即錯車場右側先開口1.4 m，隨即退機組移到左側掘進2.8 m，然后右側再掘進2.8 m，如此循環，采用“三八制”作業方式，每班14人，日進尺2.8 m，工期需時間24 d。如果采取導硐—擴刷方法，工期需34 d。

4 施工效果

大斷面錯車場一次成巷施工工藝與傳統的導硐—擴刷工藝相比較，提前工期10 d，降低勞動力12工/d，提高掘進工效0.45m/工*d，節約支護材料費用63571元，人工費50000元(其中錨桿90元/套，金屬網2.5元/m2)。

錯車場掘進期間先后沿掘進方向布置3個測站，測站間距10 m，每個測站設2個觀測斷面，觀測斷面間距2～3 m，巷道表面收斂采用十字布點法，主要觀察巷道位移情況，礦壓觀測歷時40 d，基本掌握了錯車場圍巖的變形破壞規律，施工約23 d后，巷道圍巖趨于穩定，圍巖穩定后，兩幫移近量一般為1 mm/d，頂板下沉速度為0.1～0.5 mm/d，變形在可預見范圍之內，支護取得了良好的效果。

5 結 論

(1) 采用大斷面一次成巷施工技術，操作方便，減少了施工工藝，提高了掘進速度，避免了分次成巷對頂板的兩次擾動，降低了巷道擴掘時頂板壓力的重新分布，降低了頂板應力顯現強度，提高巷道圍巖的穩定性。

(2) 采用圓弧拱形斷面，提高了巷道承壓能力，拱部只有一個半徑，在有地質構造，地應力較大時，拱頂有較大的支承力，不易變形開裂。

(3) 錯車場加強支護設計，明顯地改善了圍巖的受力狀態，有效地控制了圍巖變形，確保了錯車場頂板的安全性，為控制巷道變形提供了有力的保障。

(4) 錯車場在一次成巷技術施工時，減小了施工時巷道迎頭及后巷頂板壓力，確保了巷道的安全快速掘進施工。

(5) 采用該工藝縮短了施工期限，降低了支護費用，達到了安全快速掘進，與二次擴掘相比工期減少了10 d。

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