松軟煤層和采動影響下巷道快速修復技術研究及應用

◎郭強

石壕煤礦12182 工作面上巷里段老切眼為二分層回撤工作面，工作面外圍巷道受礦壓影響變形量較大，運輸路線戰線長，同時巷道變形嚴重需進行局部擴修施工。由于工期緊，擴修量大，為提高施工效率，按時按量完成任務且能保證后期回撤安全，經過充分的分析和研究，提出了松軟煤層和采動影響下巷道快速修復技術，充分發揮π 型梁+單體柱支護的快速、高效、施工強度小的特點，可為后期工作面回撤提供時間和空間上的有效保障，同時在工作面回撤結束后可為該段巷道支架回撤提供便利條件，π 型梁+單體柱的回撤難度遠遠小于其他剛性支架。

一、工程概況及施工方案設計

石壕煤礦12182 工作面上巷里段老切眼為二分層回撤工作面，工作面外圍巷道受礦壓影響變形量較大，運輸路線戰線長，同時巷道變形嚴重需進行局部擴修施工。由于工期緊，擴修量大，為提高施工效率，按時按量完成任務且能保證后期回撤安全，經過充分的分析和研究，提出了以下施工方案：

12182 上巷里段失修巷道長度共計60m，通過對該段巷道進行擴修施工，擴修后巷道采用π 型梁+單體柱腿+雙排“一梁三柱”抬棚支護，S 凈=6.16㎡，S 毛=7㎡，擴修后全斷面鋪設塑料網，然后架設π型梁+ 單體柱腿，梁長2800mm，腿長2500mm，，巷道凈高2200mm，下底寬2800mm，棚距550mm，背木間距500mm，最后打設雙排“一梁三柱”抬棚支護。巷道擴修后對局部巷道底板進行剁底施工，并對巷道內溜子、管線、風筒進行整修，確保巷道平整規范，滿足回撤要求。

附圖：巷道支護斷面示意圖

二、施工主要內容、對比分析及創新點

（一）主要內容

12182 上巷里段失修巷道擴修以挑頂刷幫為主，采用手鎬配合風鎬方式落渣，每次破巖進度不得超過0.6m，局部采用放小炮處理，炮眼深度不低于0.6m，炮眼間距0.4 m，每眼裝藥量不得超過1.5 節，剩余部分用專用水炮泥配合黃土封口，封孔長度不小于500mm，采用溜子出渣。施工采用兩道茬同時施工，每班進度4-6 棚，日循環進尺平均8.5m，施工工期7 天完成。

（二）方案對比分析

方案一：采用U 型棚+鋼筋網+雙抗網+背木進行支護，擴修前原巷道凈斷面積約為6㎡，擴修后巷道凈斷面積為14.3㎡，采用U 型棚支護，其中弧形頂梁長度為 4648mm， 腿 長 3347mm， 底 寬5900mm，凈高3150mm，扎角75°，棚距630mm。兩棚之間使用U 型卡纜7 個，3 塊連板連接。采用U 型棚，支護成本3000 元/m，循環進尺2m/天，人工費1.2 萬元/天，失修巷道長度共計60m，施工完成后總支護費用約18 萬元，施工工期約30 天，人工費36 萬元，綜合費用共計54 萬元。

優點：加固牢靠，支護效果好，后期便于工作面回撤施工。

缺點：支護成本高，施工工期長，需投入90 架U 型棚，后期來壓后難以回收，投入較多人力物力。

方案二：采用工字鋼棚+背木+塑料網+ 單體柱支護，工字鋼支架梁長3500mm，凈口3300mm，腿長2600mm，棚距為550mm，扎腳72°，凈高2200mm；工字鋼棚使用4 根連板（頂2 幫2），￠20㎜螺絲進行連接；頂幫背木背設，每棚13 根背木（頂7 幫6），背木間距500mm，要求棚梁頂幫用雙層塑料網護好，頂梁水平，支架要迎山有力，嚴禁柱腿前傾后仰。采用工字鋼棚，支護成本2200 元/m，循環進尺3.3m/天，人工費1.2 萬元/天，失修巷道長度共計60m，施工完成后總支護費用約13.2 萬元，施工工期約18 天，人工費21.6萬元，綜合費用共計34.8 萬元。

優點：施工簡單，支護成本較U 型棚支護低，不需要投入大量人力物力，后期可以進行回收。

缺點：支護效果相對架設工字鋼棚較差，施工工期長。

方案三：采用π 型梁+單體柱腿+雙排“一梁三柱”抬棚支護，S 凈=6.16㎡，S 毛=7㎡，擴修后全斷面鋪設塑料網，然后架設π 型梁+單體柱腿，梁長2800mm，腿長2500mm，，巷道凈高2200mm，下底寬2800mm，棚距550mm，背木間距500mm，最后打設雙排“一梁三柱”抬棚支護。采用π 型梁+單體柱腿支護，支護成本1200元/m，循環進尺9m/天，人工費1.2 萬元/天，失修巷道長度共計60m，施工完成后總支護費用約7.2 萬元，施工工期約7 天，人工費7.2 萬元，綜合費用共計14.4 萬元。

優點：施工簡單，支護成本低，施工工期短，人力物力投入少，后期便于回收。

缺點：支護強度低。

經對比，該段工程在支護方案滿足工程需要的前提下，方案三為優選方案。

（三）創新點

松軟煤層和采動影響下巷道快速修復技術的研究，充分發揮π 型梁+單體柱支護的快速、高效、施工強度小的特點，可為后期工作面回撤提供時間和空間上的有效保障，相比U 型棚和工字鋼支護，可大大減少支護材料的投入，降低綜合支護成本，改善松動破碎圍巖巷道難支護、浪費大量人力物力的現狀。同時，為后期該段巷道支架回撤提供便利條件，π 型梁+單體柱的回撤難度遠遠小于其他剛性支架。

三、施工效果、效益分析

（一）施工位移觀測

該段巷道施工完成后每20m 頂幫設置一組巷道位移觀測點，采用十字布點觀測巷道圍巖變形。1 個月內巷道頂幫最大變形量80mm，最小變形量30mm，平均變形量55mm，巷道變形量在合理控制范圍之內。支護效果良好，為后期工作面回撤提供便利條件。

（二）經濟效益及效果分析

該項目在石壕煤礦12182 上巷里段共計施工60m，每米與工字鋼支架支護相比可節約支護成本1000 余元，共計節約6 萬余元，同時施工工期7 天，較U 型棚支護可節約工期23 天，較工字鋼支護可節約工期11 天，人工費較U 型棚支護可節約28.8 萬元，較工字鋼棚支護可節約14.4 萬元，該段工程施工完成后綜合費用較U 型棚支護可節約39.6 萬元，較工字鋼棚支護可節約20.4 萬元。經濟效益明顯。