交叉巷道安全施工技術研究應用

蘇張鋒

（晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048000）

1 概 述

沁城煤礦2201巷位于井田二盤區西翼，巷道設計長度為1970m，巷道斷面規格為寬×高=5.0×3.5m，施工巷道從盤區輔運巷開口沿2#煤層底板平行掘進，煤層平均厚度為3.5m，采用綜合機械化掘進工藝，截至目前巷道已與8201切巷貫通。

為了便于巷道后期物料運輸，需施工一條2201運料繞道，繞道設計長度為90m，斷面規格為寬×高=4.0×3.5m，設計2201運料繞道由綜掘隊在距2201巷口45m處開口施工，并與輔運巷呈60°夾角，運料繞道施工到位后與2201巷貫通，貫通口位置位于2201巷開口往里78m處，如圖1所示。

由于2#煤層屬石炭系煤層，煤層巖石普氏系數f＜2.0，煤體單軸抗壓強度不足10MPa,若2201運料繞道采用掘進機掘進直接與2201巷貫通時，兩巷交叉點處巷幫難以預留，巷幫垮落長度達5.0m，從而造成巷道貫通交叉點頂板空頂暴露面積達9.2m2，甚至會發生大面積冒頂事故。

圖1 沁城煤礦二盤區2201運料繞道平面布置圖

2 施工工藝

為了防止巷道在兩巷交叉處貫通時出現頂板垮落事故，決定采用松動爆破導硐反掘法進行掘進施工。

（1）首先2201運料繞道從輔運巷開口施工，采用綜合機械化掘進施工工藝，當巷道掘進至85m處巷道停止施工。

（2）在2201巷穩裝一部SSJ-800型膠帶輸送機，輸送機機頭與盤區帶式輸送機搭接，機尾安裝在巷道貫通點位置，并在機尾處安裝一部P-60B型耙巖機。

（3）設備安裝后，從2201巷設計貫通點位置以30°夾角開口施工，為了控制巷道掘進進度，確保頂板支護及時，決定采用松動爆破導硐法進行巷道掘進。

（4）導硐設計斷面規格為寬×高=2.5×3.5m，預留交叉巷幫寬度為1.5m，導硐斷面共布置三排松動爆破眼（共計12個），炮眼深度為1.0m，炮孔間距為0.6m，排距為1.0m，第一排炮眼距頂板間距為0.5m。

（5）炮孔施工完后，每個炮孔內填裝一支爆破藥卷，長度為300mm，質量為300g，以及一支礦用毫秒延期電雷管，每次爆破炮眼數量不得超過4個，由下往上依次爆破。

（6）導硐松動爆破時，每茬控制進度不得大于1.0m，爆破后及時對頂板空頂處安裝絲杠式超前支護，然后人工采用洋鎬及風鎬進行擴幫，擴幫寬度為1.5m，擴幫后保證巷道斷面規格符合設計要求并及時對頂板施工永久支護，依次類推直至巷道貫通。如圖2所示。

圖2 2201運料繞道松動爆破導硐施工斷面示意圖

3 支護工藝

3.1 導硐處頂板支護

為了提高巷道交叉點處頂板穩定性，防止頂板壓力集中導致頂板破碎、冒頂事故發生，決定采用施工縱向邁步式錨索吊棚及架設工字鋼棚進行聯合維護。

3.1.1 縱向錨索吊棚施工

（1）錨索吊棚主要由一根11#工字鋼梁，兩根錨索組成，工字鋼梁長度為2.5m，鋼梁上焊制兩個孔徑為25mm圓孔，孔間距為1.5m；錨索采用長度為5.0m，直徑為21.6mm預應力鋼絞線。

（2）在設計頂板位置施工兩個支護鉆孔，鉆孔深度為4.8m，鉆孔施工完后依次填裝兩支錨固劑及錨索，并采用錨索機進行攪拌錨固，錨固后錨索抗拉拔力不得低于170kN。

（3）兩根起吊錨索施工完后將11#工字鋼梁吊掛在錨索上，用預應力張拉千斤頂進行預緊，預緊打壓值不得低于26.1MPa。

（4）頂板錨索吊棚縱向布置（與2201運料繞道平行），每排布置4根錨索吊棚，間距為1.0m，第一排錨索吊棚施工在距交叉口1.0m的2201巷頂板上；第二排與第一排邁步式布置，依次類推，從交叉點至工作面迎頭共施工四排錨索吊棚。

3.1.2 架設密集工字鋼棚

（1）2201運料繞道架設工字鋼棚主要由頂梁、棚腿、卡纜、底座、連接桿等部分組成，頂梁寬度為4.0m，棚腿高度為3.5m，底座規格為長×寬=0.3×0.3m。

（2）將鋼棚底座固定在巷道堅硬底板上，用地錨將其固定，底座安裝后將棚腿與底座對接固定，并在巷幫施工一組固定錨桿將棚腿固定；棚腿與頂梁采用卡纜進行固定并進行預緊，預緊力不得低于200N·m。

（3）第一架鋼棚架設在兩巷交叉口處，鋼棚巷道布置，鋼棚架設間距為0.5m，巷道共架設10架工字鋼棚，所有鋼棚架設完后在相鄰兩架鋼棚之間采用三組連接桿進行固定。

3.2 人工施工三角煤柱

為了避免因交叉巷道三角煤柱垮落造成頂板空頂面積大，決定采用柔模技術進行人工施工三角煤柱。

（1）首先在三角煤柱垮落處支設三排長度為3.0m，直徑為30mm木柱，第一排木柱共計四根，第二排三根，第一排兩根，木柱間距為1.0m，排距為1.5m，木柱支設后呈三角形，如圖3所示。

（2）為了保證人工三角煤柱與巷道煤柱能夠形成整體，在第一排木柱與實體煤柱之間施工三排錨桿，每排三根，錨桿間距為1.5m，排距為1.0m。

（3）所有木柱支設完后，采用規格為長×寬=4.5×0.3m的木板進行人工支盒，當盒板支設高度達1.0m時及時采用注漿泵向盒內注射配比為水泥∶砂子∶石子=1:2:2的混凝土，并采用振動泵進行震動，直至支盒澆筑到位。

圖3 2201運料繞道交叉口人工施工三角煤柱平面示意圖

4 應用效果

2201運料繞道施工期間，采用松動爆破導硐反掘法進行貫通施工，與傳統交叉巷道直接貫通方法相比，有效克服了交叉點貫通施工時頂板壓力集中帶來的問題；采用柔模技術進行人工施工三角煤柱，進一步加強了交叉點處頂板支護，解決了交叉點三角煤柱難以預留問題，保證了交叉巷道貫通施工安全，取得了較好效果，為類似條件下交叉巷道貫通施工提供了實踐依據。