超前支護在斜井過破碎帶的成功應用

李志剛

摘 要：副斜井在施工中需過破碎帶。在工期短，安全威脅大的情況下，如何快速、安全、高效（成本低）地通過破碎帶具有很大的意義。本文通過對副斜井井筒地質(zhì)資料、瓦斯含量及揭煤規(guī)定等進行系統(tǒng)研究、科學組織、安全施工，為下一步相似井筒快速、安全、高效施工提供了科學依據(jù)。

關鍵詞：破碎帶；人工；超前支護；安全快速高效

1 工程概況

恒源煤礦位于新疆塔城托里縣城東北，直線距離70km，鐵廠溝鎮(zhèn)北3km處，行政區(qū)劃屬托里縣管轄。其中副斜井傾角18°，斜長1269m，井筒斷面為直墻半圓拱形，凈寬4.9m，凈斷面積16.7m2。根據(jù)地質(zhì)資料及地勘處打鉆資料顯示副斜井將在斜長820m-850m過嚴重破碎帶，為了確保安全經(jīng)濟快速通過此段，在井筒斜長施工至810m時采用放松動炮掘進，發(fā)現(xiàn)破碎段時則采用人工風鎬掘進（循環(huán)進尺800mm），挖機裝矸，箕斗排矸的施工工藝。

2 支護方式

1、采取打超前支護的辦法進行施工，具體辦法為每次人工掘進前在迎頭拱頂輪廓線外100-200mm打超前撅頂錨桿（正常支護用的錨桿），要求撅頂錨桿按井筒中線上坡（5°-10°）施工，自起拱線向上間距（300—500mm）（根據(jù)現(xiàn)場破碎情況定為250mm間距，保證撅頂效果）。撅頂錨桿要求端頭錨固，外端用8#鐵絲固定最迎頭的一排錨桿托梁上或打超前護頂錨桿固定。

2、井筒采用錨網(wǎng)梁鎖棚噴支護，采用錨桿為Ф20mm×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，錨桿孔深度誤差為0mm～50mm，錨桿桿體應垂直巷道輪廓線，與其夾角為90°，誤差為±5°，錨桿間排距800mm×800㎜，錨桿螺母外露絲帽10mm～40mm，懸掛前探梁的錨桿外露絲帽30mm～40mm，錨固劑采用CK2350型號，每根錨桿用2根此型號的錨固劑；鋼性平網(wǎng)為6#圓鋼焊接，網(wǎng)格100mm×100mm，網(wǎng)間搭茬100㎜～200mm，并且每隔200mm用14#鐵絲雙排雙扣扎緊；Ф20mm錨桿螺母的扭矩力一次緊固為150～200N.m二次緊固為250～300N.m，Ф20mm錨桿拉拔力不小于70kN。

3、錨索規(guī)格為Φ18.9mm*9300mm，間排距為1600mm*800mm，頂板正中布置一根，兩幫肩窩依次各兩根，采用20#槽鋼加工制作托盤，長400mm，內(nèi)焊一塊150mm×150mm×10mm的鐵板，用3塊CK2350樹脂錨固劑，錨索間排距允許誤差±100mm，錨索外露鎖具長度150mm～250mm，錨索孔深度誤差-100～0mm，錨索的預緊力為120～140kN。

4、架棚要求：

（1）U29型棚每架棚共使用5節(jié)搭接，拱部3節(jié)，墻部2節(jié)，棚腿長度2244mm，兩幫肩窩碹棚長3073mm，頂部碹棚長3331mm，在棚腿，起拱、肩窩、頂板等7處采用拉條連接，拉條采用Ф20的鋼筋加工，套棚時確保棚腿18°。

（2）架設下一棚前，必須對上一棚幫頂用水泥背板接實，水泥背板規(guī)格為1200mm*100mm*50mm。

（3）架棚時嚴格按中腰線進行架棚施工。

（4）棚腿柱窩深度200mm，且必須栽到實底，圍巖松軟破碎時要穿鞋，其規(guī)格不小于300×300×120mm。

（5）套第一架棚時必須固定牢靠，每隔一架棚在棚腿處各打一組錨桿加固。

（6）架設U型棚后，噴射C20混凝土，全噴厚約340mm。

（7）棚與棚中到中距離800mm；允許誤差±50mm。U型棚搭接長度500mm，允許誤差±30mm；每架棚的節(jié)與節(jié)之間用2道U型卡欄加固，卡欄扭矩力不小于150N.m，卡欄間距400mm，允許誤差±20mm；支架水平允許誤差不大于40mm，支架扭距允許誤差不大于80mm，棚腿要求明暗一致。

（8）套棚結束后，巷道凈寬*凈高=4900*3950mm。

（9）架棚時如若經(jīng)過躲避硐室，則先將正中棚梁固定好，然后安裝肩窩棚梁，并打一組錨桿將躲避硐室上口的肩窩棚梁進行固定。

（10）架棚支護頂、幫應嚴實有勁，棚間構件應齊全有效，直線布置，位置準確，嚴禁空頂空幫，棚梁、腿結合要嚴密，不張口、喝風。

4、噴漿厚度300mm，掛網(wǎng)安裝錨桿前噴射混凝土可分2次進行，第一次初噴50～60mm，第二次噴140～150 mm，二次總厚度不小110～130mm，兩次間隔不小于15分鐘，第二次噴后半小時左右再打錨桿掛網(wǎng)，保證網(wǎng)外厚度20～40mm，第三次復噴必須將扶棚巷道棚與棚間噴平。噴漿成巷后巷道表面平整。噴漿材料選用P.o42.5普通硅酸鹽水泥，中粗河砂及Ф5～10碎石，水采用防塵水，砼配合比為水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為：0.40左右，噴漿機選用轉(zhuǎn)Ⅶ式，噴射砼強度為C20。

3 臨時支護

1、臨時支護用吊環(huán)式撅頂?shù)馈С鯎瘟Φ陌踩c柱等。

（1）臨時支護技術要求：現(xiàn)場配備帶初撐力的安全點柱，其初撐力不小于10kN，主副件的支撐強度不低于20 kN。吊環(huán)使用的螺母厚不小于25mm，安裝時必須上滿絲，螺母不得加封板，且必須穿透吊環(huán)環(huán)狀鋼箍體，鋼箍體滿焊而成，確保焊接質(zhì)量；穿吊環(huán)承重的銷子直徑不得小于16mm。撅頂?shù)篱L不小于3m，用新2寸鋼管制作或者11#工字鋼加工。使用安全點柱時，須戴木帽。

（2）現(xiàn)場配備帶初撐力的安全點柱5根（包括2根備用）；吊環(huán)式撅頂?shù)?根，備用2根。用于作帶帽點柱的木料不少于6塊（規(guī)格：1000mm×100mm×80mm），用于撅頂?shù)郎戏浇禹數(shù)膫溆昧喜簧儆?根規(guī)格為1200mm×100mm×80mm木料；迎頭要配備足夠的木楔。迎頭備有兩根不少于2.5m長一頭有尖的金屬材料制成的長把工具，并要求滿足巷道高度要求。同時配備相應規(guī)格的登高作業(yè)梯子或腳手架，保證作業(yè)時人員可觸及巷道的頂板。要求完好，不得有變形，失穩(wěn)現(xiàn)象。

2、頂板較難留置時，采用超前鋼筋做臨時支護，超前鋼筋選用Φ22mm長度不小于3000mm螺紋鋼，可以根據(jù)圍巖情況適當調(diào)整間距，但不超過300mm的間距沿巷道拱部輪廓線外50～100mm位置布置。

4 成果

預計工期：在斜長810m處形成注漿系統(tǒng)進行嚴重破碎帶自815m處注漿需要每次注漿加固段為10m預留5m（即815m-825m，820m-830m，825m-835m；830m-840m；835m-845m；840m-850m；845m-855m）每循環(huán)注漿及凝固為4天，掘進循環(huán)進尺為2.5m/天。自準備至施工完成為42天；

實際工期：2.5m/天，計施工期為16天；

節(jié)省工期26天。

5 總結

本次恒源副斜井井筒能夠?qū)崿F(xiàn)安全快速高效過破碎帶，主要有下列方面的保證：

1）領導高度重視

恒源煤礦領導、江蘇礦業(yè)建井處領導、新疆煤炭北疆分局領導對這次過破碎帶的高度重視，并對此次破碎帶施工安全快速高效的要求。

2）精心組織，科學調(diào)度

礦總工程師多次組織通風隊、通風科、地測科、礦建科、勘探處鉆機隊、江蘇礦業(yè)公司專家召開相關專題會議，研究和布置各個單位任務，精心規(guī)劃各個工序之間的銜接，實現(xiàn)多工序的平行作業(yè)，贏得時間，節(jié)省工期。

4）安全與防護設施齊全，措施到位

礦有關部門對副斜井過破碎帶的安全設施進行了嚴格的檢查，對安全與防護措施嚴格審批，這些是實現(xiàn)安全快速高效施工破碎帶的有力技術保障。

6 高效通過破碎帶法推廣應用前景

綜上所述：高效通過破碎帶在斜井施工中，只要準確掌握地質(zhì)資料及涌水量等相關參數(shù)的測定工作，科學組織施工，做好安全防護措施，快速、安全、高效的施工破碎帶具有廣闊的前景，特別在縮短工期方面具有重要的意義。