黃陵一號煤礦一盤區進風巷改造實踐

倪禮強，張 帆，夏云龍，袁 佳，謝芝明

（中鼎國際工程有限責任公司，江西 南昌 330096）

黃陵一號煤礦為滿足礦井無軌運輸和通風的需求，對建井初期開掘的一盤區進風巷進行整體改造，巷道全長660.9 m，但巷道穿越垮冒區414.6 m，通過采取一系列措施，順利、安全、高效、優質地完成施工任務。

1 地質概況

一盤區進風巷布置在2#煤層中，煤層傾角1°～3°，底板為泥巖、砂質泥巖，頂板從下向上依次為4～6 m厚泥巖、10～20 m厚粉砂巖和細砂巖互層，水平層理發育，易風化破碎。

2 工程概況

一盤區進風巷需改造段全長660.9 m，位于H1-H21聯絡巷之間，其中垮冒區長度414.6 m，位于H3-H15聯絡巷之間，為矩形斷面，凈寬4.0 m、凈高3.0 m，采用料石墻+22#鋼梁+噴砼支護，鋼梁頂部為井字形木垛，最大接頂高度近20 m。

改造后的一盤區進風巷為直墻半圓拱型斷面（凈高4.1 m，凈寬5.0 m），混凝土砌碹支護（強度C30、支護厚度300 mm），加鋪一層混凝土地坪（強度C30、支護厚度300 mm）。

改造前的巷道斷面見圖1，改造后的巷道設計斷面見圖2，巷道平面見圖3。

圖1 改造前的巷道斷面

圖2 改造后的巷道設計斷面

圖3 一盤區進風巷道平面

圖4 一盤區進風巷道改造工程施工

3 施工難點

原一盤區進風巷垮冒區的巷道支護結構需要拆除，兩幫圍巖需要爆破刷大，但巷道頂部鋼梁上方有木垛接頂，十幾米高的木垛重量全部壓在鋼梁上，不論是先拆料石墻還是鋼梁都會使木垛垮落，而接頂木垛垮落和巷道刷大爆破的振動都有可能造成巷道垮冒空區圍巖再次冒頂，給改造施工帶來了很大的難度和安全風險，且該巷道為礦井無軌運輸的主要通道，通過副二平硐聯通地面，巷道改造過程不能影響礦井的無軌運輸。

4 施工過程

通過方案比選，最終確定一盤區進風巷改造過程按照施工順序分為臨時行車路線改造、拆除原支護結構并對頂板進行加固支護、巷道擴刷施工、架棚接頂施工、混凝土襯砌施工及混凝土地坪施工主要的六個步驟。工程施工見圖4。

4.1 臨時行車路線改造

在原一盤區進風巷改造施工前，利用巷道一側原有的一號回風巷作為臨時行車路線 （副二平硐→H1聯絡巷→一號回風巷→H21聯絡巷→一盤區進風巷），對巷道進行調風、拉底、加固支護，通過交通導行措施使無軌膠輪車行駛繞過施工區，確保無軌運輸的連續和安全，也避免了無軌運輸對施工區域的影響。

4.2 拆除原支護結構

從一盤區進風巷的一端（H3聯絡巷處）垮冒高度最小處開始，利用原有的木垛做為階梯式施工平臺，對巷道垮冒區頂部進行錨網噴支護，支護一段拆除一段木垛，逐步向前推進，確保在拆除木垛后圍巖的穩定。

其中采用Φ18mm×1800mm規格錨桿按800mm×800 mm間排距進行布置；采用Φ6 mm鋼筋網進行全斷面鋪設，搭接寬度150 mm；噴100 mm厚C20混凝土。

在頂板完成支護后，從上向下依次拆除木垛、工字鋼、料石墻，拆除下來的材料用無軌膠輪車運輸至地面。

4.3 巷道擴刷

在拆除料石墻后，根據巷道中腰線和巷道新設計的斷面尺寸進行爆破擴刷。為了減少爆破振動對巷道圍巖的影響，采用了光面爆破和松動爆破技術，爆破下來的矸石用ZMC-60型側卸式裝巖機裝碴，配合自卸式無軌膠輪車將矸石直接運至地面矸石堆放場。

4.4 架棚接頂

雖然巷道支護設計只考慮了混凝土澆筑支護的單一結構，但為了確保巷道使用年限和圍巖長期穩定性，進行設計變更，增加鋼支架和襯砌支護結構與圍巖之間的木垛 （利用巷道支護結構拆除回收的木料）充填。

其中鋼支架采用以12#槽鋼為主要材料制作而成，支架之間采用拉桿連接，間距1 m；木垛采用拆除階段回收的木料，經過挑選修整后運輸至作業地點，搭設在鋼支架之上，采用井字型布置，充填至頂板。

4.5 混凝土襯砌

先用鋼模板澆筑巷道兩側矮邊墻作為導墻，然后采用定制的6 m長全液壓自動行走襯砌臺車進行巷道墻、拱的混凝土整體襯砌。

澆筑時，混凝土干料在地面配料攪拌后自卸式膠輪車運輸至井下作業地點加水二次攪拌，使用混凝土輸送泵泵送入模；臺車一側采用木模支擋，混凝土澆筑要從下向上、左右對稱進行，防止鋼模臺車偏移；澆筑過程中采用臺車上附著的平板振動器配合插入振動棒進行振搗密實；混凝土澆筑結束標準已混凝土在巷道拱頂閉合并達到設計厚度為準。

4.6 地坪施工

混凝土襯砌完成后進行混凝土地坪和水溝施工，施工過程采用4.5 m寬的雙輥軸攤鋪機混凝土路面攤鋪，輔以人工抹面拉毛處理。

鋪底施工中斷了正常行車路線，施工車輛和人員通過臨時行車路線和對應的聯絡巷進入施工區域。

原一盤區進風巷是沿2#煤層底板布置的，高低起伏，存在低洼積水點，在本次巷道改造施工前，對巷道整體坡度進行了實測和重新設計調整，確保改造后巷道坡度一致，水溝流水順暢。

5 結語

1）一盤區進風巷改造工程從總體施工方案入手，重點考慮了施工安全和可行性問題，兼顧經濟比較，采取有效的支護措施和合理的施工工序安排，同時利用回收木料重新進行接頂，安全穿越了垮冒區，對類似工程施工有一定的借鑒作用。

2）應用臺車襯砌和混凝土地坪快速攤鋪技術，提高了施工機械化水平，觀感良好，質量標準化水平高。

3）拆除加固、擴刷、架棚接頂、襯砌及鋪底這五個工序應用了流水作業方式，工程歷時6個月完成竣工。

但施工過程中仍有改進的地方，如巷道襯砌支護結構中混凝土可添加防水劑、兩模混凝土之間增設止水帶、預埋注漿管進行壁后注漿，都可以進一步提高巷道的防水性能，延長巷道的使用年限。