淺談斜井穿越煤層空巷施工技術(shù)方法

杜利宏

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)晉圣礦業(yè)投資有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

淺談斜井穿越煤層空巷施工技術(shù)方法

杜利宏

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)晉圣礦業(yè)投資有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

某煤業(yè)在主斜井施工作業(yè)中，掘進(jìn)施工至117 m、139 m時，需分別穿越3＃煤層1＃、2＃空巷，該煤層空巷長時期密閉，巷內(nèi)可能聚積采空積水及瓦斯等有害氣體。通過采用超前鉆探、加固空巷、架設(shè)鋼架棚、注漿充填等方法，解決了穿越煤層空巷推進(jìn)速度慢等問題，實現(xiàn)了井筒的快速、安全、順利施工。

煤層空巷；采空積水；瓦斯；支護(hù)管理

1 工程概述

1．1 主斜井技術(shù)特征

某煤業(yè)為資源整合礦井，由4座礦井整合而成，礦井位于山西陽城縣八甲口鎮(zhèn)，設(shè)計生產(chǎn)能力為60萬t/年。礦井采用斜井開拓方式，工業(yè)場地內(nèi)現(xiàn)有3個井筒，分別為主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井，主斜井位于礦井工業(yè)廣場南部，設(shè)計井口中心點坐標(biāo)為X= 3 931 512．000，Y=19 634 240．000；開口底板標(biāo)高為+543．00 m，施工方位角為38°47′04＂；施工坡度為16°；巷道斷面特征為半圓拱斷面，凈寬4．5 m，凈高3．65 m，凈斷面積14．25 m2。

1．2 煤層空巷位置

根據(jù)初步設(shè)計及主斜井（新掘）與行人斜井（原有）相對位置，兩井筒在水平面上平行布置，相距30 m，按井筒延伸方向，主斜井在行人斜井左側(cè)。主斜井與3＃煤層相交地段長25．6 m，結(jié)合原始圖紙資料，并經(jīng)實地探測空巷，確定行人斜井400 m處左側(cè)為保安煤柱，內(nèi)有與行人斜井垂直的兩條巷道，一條平行聯(lián)絡(luò)巷（見圖1）。

1．3 煤層空巷情況

煤層空巷長時間封閉，巷道內(nèi)可能積聚有大量的瓦斯、有毒有害氣體、采空積水等，在穿越空巷時，容易造成瓦斯、水害人身傷亡事故；巷道因長時間失修，在施工過空巷時，極易造成頂板下沉或斷裂，甚至大面積冒頂?shù)惹闆r，存在重大安全隱患。

圖1 主斜井穿越3＃煤層空巷平面示意圖

1）為確保井筒施工安全穿越煤層空巷，超前對空巷部位進(jìn)行打鉆探測。根據(jù)探水鉆孔對空巷瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測，鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛茸畲?．04%；在施工掘進(jìn)過程中，對主斜井進(jìn)行探放水，掘進(jìn)水平面布置了3個鉆孔，中孔深度84 m透空巷，空巷內(nèi)無積水，瓦斯?jié)舛葹?．1%。

2）根據(jù)原某煤業(yè)采掘平面圖資料和主斜井與行人斜井大巷相對位置，對行人斜井400 m處左側(cè)煤層空巷進(jìn)行實地探測，結(jié)合探水眼（中眼）終孔位置，確定煤層空巷實際情況為：空巷內(nèi)無積水，瓦斯?jié)舛?．3%，巷道頂幫完好；空巷沿煤層底板布置，矩形斷面，寬3 m，高2．6 m，每1 m一架木棚支護(hù)，探水眼終孔位置在1＃空巷頂板上，距行人斜井29．4 m，距1＃空

巷內(nèi)冒落區(qū)7 m。

2 穿越煤層空巷施工技術(shù)

2．1 煤層空巷加固

為保證主斜井安全穿越空巷，先對空巷頂幫進(jìn)行維護(hù)加固。從行人斜井400 m處左側(cè)打開密閉墻，在行人斜井380 m處安設(shè)2臺5．5 kW局部通風(fēng)機(jī)、d600 mm風(fēng)筒供風(fēng)，由外向里進(jìn)行頂幫維護(hù)加固，采用d180 mm紅松木，每1 m打1根木點柱。

1）2＃空巷加固。在2＃空巷內(nèi)3～4點間每5 m用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支設(shè)木垛，每兩根方木用扒釘固定牢固，木垛與頂接實，用木楔背緊背嚴(yán)。

2）1＃～2＃聯(lián)絡(luò)巷加固。每5 m用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支設(shè)木垛，每兩根方木用扒釘固定牢固，木垛與頂接實，用木楔背緊背嚴(yán)。

3）1＃空巷加固。在1＃空巷內(nèi)冒落區(qū)附近用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支設(shè)木垛，每兩根方木用扒釘固定牢固，木垛與頂接實，用木楔背緊背嚴(yán)；在木垛外側(cè)200 mm，距鉆孔往外4 800 mm處，用料石砌墻密閉，閉墻厚度為600 mm。

2．2 煤層空巷鉆探

在主斜井掘進(jìn)工作面距空巷30 m、15 m、10 m、5 m、2 m時，加強(qiáng)對空巷的鉆探監(jiān)測，確定空巷具體地點位置，找準(zhǔn)主斜井穿越3＃煤層空巷位置。

2．3 煤層空巷貫通

采用先探后掘、長探短掘施工。

1）貫通準(zhǔn)備工作。主斜井掘進(jìn)至貫通點相距15 m時，采用先探后掘、長探短掘施工，探明空巷的積水、瓦斯等情況；掘進(jìn)至貫通點相距10 m時，將貫通所需材料（水泥、砂、坑木、風(fēng)筒及支護(hù)材料）準(zhǔn)備到位；貫通相距2 m時，用3 m長的鉆桿在巷道迎頭中部、底部探眼，直到探透為止，檢查老空巷道內(nèi)瓦斯、積水等情況，做好撤人警戒工作，同時加強(qiáng)對貫通地點的頂幫支護(hù)。

2）巷道貫通工作。貫通前，主斜井掘進(jìn)工作面以及主斜井回風(fēng)流中所有電氣設(shè)備必須斷電并閉鎖，所有停電開關(guān)懸掛停電警示牌，井口附近20 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁煙火；貫通時，撤出與貫通無關(guān)的作業(yè)人員，設(shè)置警戒，并對工作面的瓦斯、通風(fēng)和巷道支護(hù)等情況進(jìn)行檢查，只有貫通地點瓦斯?jié)舛仍?．8%以下，通風(fēng)系統(tǒng)正常時，使用風(fēng)鎬作業(yè)進(jìn)行小斷面貫通，初次貫通面積控制在0．5 m2左右，然后擴(kuò)刷至設(shè)計斷面，并時刻觀察瓦斯?jié)舛鹊淖兓?/p>

3）巷道貫通后調(diào)整工作。貫通刷大后，及時向前延接風(fēng)筒，確保人員在風(fēng)筒有效射程范圍作業(yè)，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行臨時支護(hù)，臨時支護(hù)采用單體液壓支柱，間排距1 m×1 m；貫通后，對主斜井掘進(jìn)工作面進(jìn)行不定時測風(fēng)，只有確定風(fēng)流符合規(guī)定無異常后，方可結(jié)束貫通工作。

2．4 穿越煤層空巷

采用錨網(wǎng)索配合29＃U型鋼架聯(lián)合噴漿支護(hù)。

1）對空巷進(jìn)行分段加固。

主斜井穿越空巷時，分為兩段，一段為空巷在主斜井底部，長11 m，從貫通點至1＃～2＃聯(lián)絡(luò)巷中部；一段為空巷在主斜井頂部，長11 m，從1＃～2＃聯(lián)絡(luò)巷中部至2＃空巷。

空巷在主斜井底部時，主斜井右側(cè)空巷采用料石水泥砂漿砌墻，砌墻位置距主斜井中線2．26 m，料石墻厚度500 mm，與空巷頂板結(jié)實，后部空洞用矸石填實，并用水泥砂漿灌注。主斜井底板以下空巷用矸石填實，人工夯實，用水泥砂漿澆灌至主斜井底板（見圖2）。

圖2 空巷在主斜井底部時，空巷加固示意圖

空巷在主斜井頂部時，主斜井左側(cè)空巷采用料石水泥砂漿砌墻，砌墻位置距主斜井中線2．26 m，料石墻厚度500 mm，與空巷頂板結(jié)實，后部空洞用矸石填實，并用水泥砂漿灌注。主斜井頂部空巷采用錨網(wǎng)索

1.2.1 心理護(hù)理 腦血栓患者臨床中身心均承受了較大的痛苦,我們?yōu)榱俗尰颊叩呢?fù)面心理狀態(tài)得到緩解,護(hù)理人員應(yīng)該要多和患者溝通,對患者的心理狀態(tài)進(jìn)行了解,讓患者能夠?qū)膊∮姓_的認(rèn)識。并且,護(hù)理人員要根據(jù)患者的個體差異性來進(jìn)行針對性的疏導(dǎo),以患者的角度來分析問題,聯(lián)合患者家屬提供心理支持,讓患者保持積極樂觀的治療態(tài)度,護(hù)理人員根據(jù)患者的病情來制定護(hù)理方案,協(xié)助醫(yī)生開展護(hù)理,讓患者能夠接受治療。

頂幫支護(hù)，錨網(wǎng)支護(hù)規(guī)格與主斜井錨網(wǎng)支護(hù)類同，空巷頂板補(bǔ)打錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂部錨索三花布置，錨索規(guī)格d18．5 mm，5 300 mm長，錨索間距為1 200 mm，排距1 600 mm，最后在空巷內(nèi)用200 mm× 200 mm×1 500 mm的方木支設(shè)木垛接頂。

空巷在主斜井頂部時，空巷加固示意圖見圖3。

圖3 空巷在主斜井頂部時，空巷加固示意圖

空巷加固時，每5 m為一段，施工結(jié)束后，對主斜井采用放小炮的方式進(jìn)行掘進(jìn)施工。

2）掘支方式。

穿越空巷期間采用短掘短支，錨網(wǎng)索加固頂板，片石混凝土充填兩幫的方式向前掘進(jìn)。

a）掘支工藝。

掘支工藝流程：打眼放炮（風(fēng)鎬刷擴(kuò)）→敲幫問頂、撬落活矸→臨時支護(hù)→打頂部錨桿（掛網(wǎng)）→頂部打錨索加固頂板→上拱梁→上拱梁拉桿固定→出渣→打幫部錨桿（錨網(wǎng)支護(hù)）→挖基礎(chǔ)柱窩→支棚腿→安裝卡纜連接加固→上幫部拉桿→充填兩幫→上水泥蓋板→木垛接頂（充填煤矸）→噴射混凝土。

b）掘支技術(shù)要求。

永久支護(hù)后凈斷面規(guī)格：半圓拱形，寬4 500 mm，高3 650 mm，凈斷面積14．25 m2。

錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)要求：錨桿采用d20 mm×2 000 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，菱形布置，排間距均為800 mm×800 mm，鋼筋網(wǎng)采用10＃鐵絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格：80 mm×80 mm，噴射砼厚度150 mm。

鋼棚支護(hù)技術(shù)要求：U型鋼型號為29＃U型鋼，分3段，左右腿長3 737 mm，拱長4 710 mm，拱腿搭接長度400 mm；拉桿為10＃槽鋼，長1 100 mm，14＃鋼板卡子，配套卡纜、螺栓等。

29＃U型鋼棚支架安設(shè)技術(shù)要求：U型鋼支架棚距800 mm，傾斜巷道支架的迎山角1°～3°，每架棚安設(shè)6根拉桿，拱梁左右兩肩距中心各1 m的位置各安裝1根，左右棚腿搭接處下方100 mm的位置各安裝1根，左右棚腿高1 000 mm的位置各安裝1根，柱窩挖到實底上，柱窩深度不小于350 mm，卡纜螺栓扭矩設(shè)計為25 kg·m（見圖4）。

圖4 29＃U型鋼支護(hù)圖

c）頂板支護(hù)方法。

架設(shè)棚梁，在棚梁上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并用木背板在網(wǎng)后背緊棚梁，當(dāng)頂板空頂過高時，把鋼筋網(wǎng)用鐵絲捆綁固定在棚梁上，可在棚梁中心頂部用方木垛接頂楔緊，剩余空間用片石混凝土充填。

在頂板巖石情況較好時，可在頂板及兩肩處棚梁兩側(cè)各打兩根錨桿，用卡纜固定懸吊棚梁，以防止棚架下沉。U型鋼棚穿越3＃煤層空巷直至進(jìn)入實體巖石垂深5 m處為止。

d）兩幫支護(hù)方法。

棚腿支設(shè)前，先對兩幫底板不實處挖寬500 mm、深500 mm的基礎(chǔ)，用片石混凝土充填加固，使兩幫底板形成整體片石混凝土梁，用于承載鋼棚支架壓力。充填完成后，在充填實底上架設(shè)U型鋼棚架。棚腿與棚梁搭接固定牢固后，在棚腿后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)要搭接綁牢，網(wǎng)后先用木背板背緊棚腿，空幫區(qū)用片石混凝土進(jìn)行充填密實。兩幫充填時，由下向

上進(jìn)行充填。充填時，逐層進(jìn)行充填，填一層片石噴一層混凝土，層厚300～500 mm。頂部片石混凝土充填滯后一個循環(huán)，在下一循支護(hù)時，對上一棚頂部進(jìn)行片石混凝土充填密實。頂部充填時，由兩肩向中間進(jìn)行充填。對于巷道兩幫空幫過大時，采用片石混凝土在鋼筋網(wǎng)后進(jìn)行充填形成一個自然坡度，然后噴射混凝土，形成片石鋼筋網(wǎng)混凝土墻，確保井筒穩(wěn)固安全。

在距空巷5 m處，在原錨網(wǎng)支護(hù)完成后，開始架設(shè)U型鋼棚穿越3＃煤層空巷直至進(jìn)入實體巖石垂深5 m處為止。

3 實施效果評價

通過對穿越煤層空巷施工技術(shù)的分析，采用錨網(wǎng)索配合29＃U型鋼架噴漿聯(lián)合支護(hù)維護(hù)空巷頂板，在穿越空巷時首先考慮解決影響施工進(jìn)度因素，超前探測空巷積水、瓦斯，加固空巷頂板，有效防范事故的發(fā)生，使井筒施工順利穿越空巷，達(dá)到了安全、快速通過空巷的效果。

［1］宋宏偉，劉 剛．井巷工程［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2006：103-105．

［2］錢鳴高，劉聽成．礦山壓力與巖石控制［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003：41-45．

［3］崔云龍．簡明建井工程手冊［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2003：172-173．

［4］侯超炯，郭勵生．煤巷錨桿支護(hù)［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999：36-42．

Construction Technique Method on the Inclined Shaft Passing Through Abandoned Roadway in Coal Seam

Du Li-hong

In the process of main inclined shaft construction in a coal mine，when tunneling to 117 meters and 139 meters，need to respectively passing through the 1＃and 2＃abandoned roadway in the 3＃coal seam，the abandoned roadways were closed in a long term，there are goaf seeper，gas and so on．Through using the methods such as advance borehole drilling，abandoned roadway strengthening，steel frame shed erecting，grouting filling and etc．，solves the problem of slow advance speed through the abandoned roadway，realizes fast，safe and smooth construction of shaft．

Abandoned roadway in coal seam；Goaf seeper；Gas；Support management

TD353

B

1672-0652（2013）05-0023-04

2013-02-18

杜利宏（1983—），男，山西呂梁人，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院，工程師，主要從事煤礦技術(shù)管理工作（E-mail）409460220＠qq．com