回風立井過空巷支護技術研究

白玉龍

（西山煤電股份有限公司 山西古縣西山鴻興煤業(yè)有限公司，山西 古縣 042405）

在資源整合礦井中，被整合礦井通常生產能力較小、礦井采掘施工情況不詳細，地質條件復雜，巷道施工混亂。整合后需對原整合小煤窯進行改造或技改基建，在施工過程中經常會發(fā)生新舊巷道貫通或貫穿現象，本文主要以鴻興煤業(yè)回風立井與原整合小窯2#、3#煤層采空巷道貫通支護技術為例進行研究。

1 工程概況

西山鴻興基建礦井新鑿回風立井：凈直徑d5.0 m，凈斷面19.63m2，深185m，井筒落底在9#煤層中，井口標高+1280.0m，井底標高+1095.0m.裝備全玻璃鋼梯子間，擔負9#煤盤區(qū)的回風任務，并作為9#煤盤區(qū)一個安全出口。井筒基巖段采用混凝土澆筑支護，厚度400mm，在施工至里程92.5m處時，實施鉆探過程中發(fā)現采空區(qū)，初步探明2#采空區(qū)高度2.5m.根據礦井地質剖面圖預計2#煤底板對3#煤頂板層間距13m、3#煤采空區(qū)高度3.0m.

2 采空區(qū)處理方案

目前，我國井筒穿過采空區(qū)的治理方法主要為注漿填充法和制作密閉封堵法。注漿填充法工藝簡單，適用范圍廣，投資大，不確定因素多；密閉封堵法施工難度大，投資小，適用范圍較小。

根據施工地質鉆探與原整合礦井的調查確定，該回風立井穿過的采空區(qū)為原瑞祥煤業(yè)小窯礦井以掘代采的巷道采空區(qū)。為確保施工安全，井筒掘進至老空區(qū)以上15m處停止施工，進一步探明老空區(qū)與井筒的位置關系、井筒周圍老空區(qū)高度及積水情況，制定過老空區(qū)施工方案及措施。采空區(qū)位置及支護平面圖見圖1.

圖1 采空區(qū)位置及支護平面圖

實際施工中與2#煤采空區(qū)貫通揭露該巷道方位35°，巷道中心偏回風立井中心600mm.

1）施工前準備工作：首先對采空區(qū)進行通風，檢測無有毒有害氣體后，在采空區(qū)距回風立井井壁3m處設計臨時密閉，防止新鮮風流進入采空巷道內把有毒有害氣體吹入工作面并防止施工時間過長新鮮風流進入易自燃煤層引發(fā)煤層自燃。

2）根據實際揭露2#煤層采空區(qū)巷道情況，該巷道地質情況簡單，無積水和淋水情況，頂板及兩幫破壞程度較小，因此，決定采用投資小、維護容易的密閉封堵法進行采空區(qū)處理。在距回風立井井壁2m處的巷道兩端砌筑0.5m厚料石墻進行封堵。施工密閉墻前，需對采空區(qū)密閉墻位置處的巷道兩幫及底板進行掏槽深500mm、寬700mm，頂板掏槽200mm.施工密閉前后，需對密閉墻四周進行灌漿封閉處理，防止采空積水和有毒氣體滲漏。3#煤采空區(qū)處理同2#煤采空區(qū)。

3）在施工回風立井井壁的同時，需對采空區(qū)和井壁交叉處空間進行混凝土澆筑、填實。

如果該采空區(qū)為回采工作面，采空區(qū)則必須采用注漿填充方法進行注漿封閉，并在井筒掘進至采空區(qū)15m以上停止施工，探明采空區(qū)范圍后進行及時注漿，否則容易發(fā)生圍巖松動下沉事故。

3 回風立井井壁加強支護方案

根據采空區(qū)地質情況的圍巖變化情況，為確保下一步施工安全，控制好地層壓力、穩(wěn)定井筒周圍圍巖、防止井壁下沉，井筒支護方式分4段進行，需加強支護段長35m.

1）①～②段，即標高+1187.5 ～+1182.5m（段長5m），采用單層鋼筋混凝土澆筑+錨桿補強支護，錨桿托盤與鋼筋相接。鋼筋保護層為250mm，以便于鋼模下放（圖2）.

圖2 回風立井①～②段支護平面圖

具體支護設計要求：

a）澆筑：本段澆筑厚度400mm，澆注混凝土材料的選擇：采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，中粗河砂，粒徑20～40mm碎石，水采用潔凈水，不含酸、堿及油污。混凝土強度C30，混凝土配合比按實驗室已出具的試驗報告配比。其他按原《回風立井掘進作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

b）配筋：其鋼筋受力筋為d18，層間距為300mm，共17層；分布筋豎筋為d16鋼筋，間距為300mm，共57根，豎筋搭接采用彎鉤連接，與下一段搭接長度700 mm.鋼筋保護層為250mm，以便于鋼模下放。

c）錨桿：錨桿間排距800mm×800mm.錨桿采用d20mm×2000mm高強度左螺旋螺紋鋼樹脂錨桿，托板為拱形150mm×150mm×8mm.

2）②～③段，即+1182.5 ～+1154.0m（段長28.5m），采用雙層鋼筋混凝土澆筑，澆筑厚度500 mm.其鋼筋布設同上，但兩層鋼筋間必須增加d8連接筋，連接筋布設間距600mm.豎筋必須留出與下一步壁座的700mm搭接（圖3）.

圖3 回風立井②～③段支護平面圖

3）③～④段，即+1154 ～+1152.5m（段長1.5m），壁座施工。

a）壁座結構。

采用鋼筋混凝土結構壁座。

b）施工位置。

在井筒距井口里程+1154 ～+1152.5m處（段長1.5m）.

回風立井壁座平、剖面圖見圖4，5.

圖4 回風立井壁座剖面圖

圖5 回風立井壁座支護平面圖

4）④～井底段，即+1152.5m至井底，恢復原設計支護方式。

4 工程效果

該工程施工同井筒掘進共歷時45天，在檢查中未發(fā)現工程質量不合格現象，符合井筒整體支護強度和 防水要求，目前井筒施工已竣工，通過近半年多的檢驗觀察，井筒井壁結構完整，無滲水現象，井筒未發(fā)現變形等異常情況，實踐證明本次設計施工的過采空區(qū)方案合理、可靠，能夠滿足礦井質量標準化安全要求。

［1］ 董方庭.巷道圍巖松動圈支護理論及應用技術［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2000：131-133.

［2］ 李蘇龍.整合礦井采空區(qū)內掘進巷道圍巖加固支護技術［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2012：38-41.

［3］ 陳炎光.中國煤礦巷道圍巖控制［M］.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1994：159-161.