肖家洼煤礦小巖柱過立交安全施工技術(shù)研究

安豐存，余杰，王磊，張曉冬

(山西錦興能源有限公司肖家洼煤礦，山西 呂梁 033600)

肖家洼煤礦小巖柱過立交安全施工技術(shù)研究

安豐存，余杰，王磊，張曉冬

(山西錦興能源有限公司肖家洼煤礦，山西 呂梁 033600)

煤礦跨巷道小巖柱立交施工技術(shù)對(duì)礦山開采具有深刻的指導(dǎo)意義及經(jīng)濟(jì)效益，肖家洼煤礦211304工作面輔運(yùn)聯(lián)巷在不影響21采區(qū)下運(yùn)皮帶正常運(yùn)輸?shù)那疤嵯拢捎贸肮芘铩㈠^桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護(hù)的方式安全高效的通過立交，兩巷道夾層厚度為1.7 m，跨度長(zhǎng)達(dá)15 m，施工巷道斷面達(dá)20.1 m2。掌握了礦井小巖柱快速通過立交的關(guān)鍵施工方案及技術(shù)，為礦井現(xiàn)場(chǎng)施工管理提供了重要的技術(shù)參考。

小巖柱；過立交；超前管棚；聯(lián)合支護(hù)

1 肖家洼煤礦小巖柱概況

巷道掘進(jìn)后，巷道圍巖由原來(lái)的三向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)，巖體的原巖應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞，必然會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，不僅在巷道周邊形成應(yīng)力集中，還會(huì)向底板深部傳遞，在底板巖層一定范圍內(nèi)重新分布應(yīng)力。巷道圍巖應(yīng)力受擾亂的區(qū)域稱為影響帶，一般以超過原巖應(yīng)力值的5%作為影響帶的邊界。若在相鄰巷道的應(yīng)力影響帶內(nèi)開挖巷道，勢(shì)必產(chǎn)生巷道圍巖應(yīng)力值的疊加，如果圍巖的應(yīng)力超過巖體強(qiáng)度，巷道周邊向巖體深部擴(kuò)展到一定范圍形成塑性變形區(qū)。塑性區(qū)的出現(xiàn)使應(yīng)力集中區(qū)向縱深偏移，當(dāng)應(yīng)力集中區(qū)的強(qiáng)度超過圍巖的屈服強(qiáng)度時(shí)，又將出現(xiàn)新的塑性區(qū)，如此逐層推進(jìn)，使塑性區(qū)不斷向縱深發(fā)展，如果不采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，巷道圍巖塑性區(qū)將隨變形加大而出現(xiàn)松動(dòng)破壞。

巷道圍巖控制原理：根據(jù)巷道圍巖應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度以及它們之間的相互關(guān)系，選擇合適的巷道布置和保護(hù)及支護(hù)方式，降低圍巖應(yīng)力，增加圍巖強(qiáng)度，改善圍巖受力條件和賦存環(huán)境，有效地控制圍巖的變形、破壞。在巷道位置一定的前提下，如何選擇巷道的支護(hù)手段，是控制巷道圍巖變形、破壞，確保安全生產(chǎn)的最關(guān)鍵的問題。

肖家洼煤礦主采煤層為山西組的#8煤層、太原組的#13煤層，礦區(qū)地層以碎屑巖為主，層狀結(jié)構(gòu)，地形地貌條件簡(jiǎn)單，地層巖性單一，構(gòu)造簡(jiǎn)單。礦井211304工作面輔運(yùn)聯(lián)巷與21采區(qū)膠運(yùn)上山呈上下立交關(guān)系，輔運(yùn)聯(lián)巷位于膠運(yùn)上山下方，膠運(yùn)上山鋪設(shè)皮帶，負(fù)責(zé)21采區(qū)原煤運(yùn)輸任務(wù)，煤炭運(yùn)輸量為2 800 t/h，巷道為矩形斷面，凈斷面為17.6 m2，寬×高=5.5 m×3.5 m，全煤巷道，支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴，底板施工200 mm混凝土。輔運(yùn)聯(lián)絡(luò)巷從膠運(yùn)上山下方通過，立交夾層厚度為1.7 m，夾層巖性為泥巖，輔運(yùn)聯(lián)絡(luò)巷為拱形斷面，凈斷面為20.1 m2，寬×高=5.4 m×4.3 m，立交段支護(hù)方式為超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護(hù)。

2 安全高效通過立交支護(hù)及施工方案

提前對(duì)21采區(qū)膠運(yùn)上山立交段皮帶采用頂板吊掛的方式進(jìn)行加固處理，吊掛間距為2 000 mm，采用17.5 mm鋼絲繩與皮帶縱梁綁扎吊掛，施工專用吊掛錨桿，錨桿規(guī)格為?20 mm×2 200 mm，加固長(zhǎng)度為10 m。 巷道掘進(jìn)至距立交中點(diǎn)20 m時(shí)施工循環(huán)進(jìn)尺變?yōu)? 000 mm。輔運(yùn)聯(lián)巷立交段15 m進(jìn)行超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護(hù)，管棚采用?40 mm×1 200 mm圓鋼，間距為700 mm。鋼支架采用25U型鋼制作，棚間距為700 mm，每?jī)杉芘镩g采用7根拉桿連接，拉桿采用?20 mm圓鋼制作，拉桿間距為1 300 mm。錨桿采用?20 mm×2 200 m左旋螺紋鋼錨桿(間排距0.8 m×0.8 m)。巷道全斷面掛網(wǎng)，網(wǎng)片為?6.5 mm鋼筋網(wǎng)。立交平面位置關(guān)系如圖1所示，過立交支護(hù)斷面參數(shù)如圖2所示。施工流程為：掘進(jìn)→臨時(shí)支護(hù)→打拱部管棚→掛網(wǎng)→施工錨桿→架棚→噴漿。

3 施工質(zhì)量要求

(1)鋼支架應(yīng)嚴(yán)格按中線和腰線架設(shè)。

(2)鋼支架的頂部和兩幫應(yīng)背緊、背牢。

(3)鋼支架立柱的底部要座在堅(jiān)硬墊板或墊石上。

(4)鋼支架棚梁應(yīng)水平，兩端高差不應(yīng)超過40 mm。

(5)鋼支架應(yīng)垂直于底板，前傾后仰不應(yīng)超過40 mm。

圖1 211304工作面輔運(yùn)聯(lián)巷過立交段平、剖面

圖2 211304工作面輔運(yùn)聯(lián)巷過立交段段面

(6)鋼支架棚梁應(yīng)垂直于巷道中心線，棚梁兩端距巷道中心線偏差不應(yīng)超過50 mm。

(7)鋼支架棚梁與立柱的結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，支架間的拉桿應(yīng)齊全、牢固。

(8)工程質(zhì)量要求：優(yōu)良。允許誤差：凈寬，中線至任一幫距離0～100 mm；凈高0～100 mm；噴厚≥200 mm；表面平整度≤50 mm；基礎(chǔ)深度≥-10%；網(wǎng)至巖面噴厚度保護(hù)層≥30 mm。

(9)噴射前必須清洗巖幫，清理浮矸，噴射均勻，無(wú)裂隙，無(wú)“穿裙，赤腳”。

(10)噴射混凝土的一次噴射厚度為50 mm。

(11)初噴混凝土在開挖后及時(shí)進(jìn)行，復(fù)噴應(yīng)根據(jù)噴漿面的具體情況分層、分段進(jìn)行噴射作業(yè)，以確保噴射混凝土的支護(hù)能力和噴層的設(shè)計(jì)厚度。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，兩巷道小巖柱立交上覆巷道不采取加固方式，下巷道采用超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護(hù)的方式可安全高效的通過立交，并不影響礦井正常生產(chǎn)。肖家洼煤礦在小巖柱立交方面取得良好的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為后續(xù)的巷道立交提供了可靠的技術(shù)參考。

(本文責(zé)編：齊琳)

安豐存(1968—)，男，山東青島人，高級(jí)工程師，主要從事煤礦采掘和安全管理方面的工作(E-mail:anfengfengcun_1968@163.com)。

TD 263

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1674-1951(2017)11-0059-02

2017-09-11；

2017-10-23