礦井巷道復(fù)修方案及其施工

文/孫學(xué)東

礦井巷道復(fù)修方案及其施工

文/孫學(xué)東

一般而言，巷道開挖后，巷道周圍巖體中的原有力學(xué)靜態(tài)平衡被打破，產(chǎn)生應(yīng)力重分布，由此引起巷道圍巖體變形。尤其是隨著礦井開采深度的不斷增加，礦山壓力顯現(xiàn)越來越明顯，加劇了礦井巷道變形速度，巷道復(fù)修成為超前支護(hù)的預(yù)案工程。汪莊礦是原興隆礦務(wù)局旗下的一座國(guó)有地方煤礦，現(xiàn)為承德隆泰礦業(yè)有限公司，井田地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，隨著開采的深入,巷道變形嚴(yán)重。汪莊礦通過理論分析、實(shí)地考察，建立巷道復(fù)修施工方案，推廣使用錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)的施工工藝，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)、主動(dòng)支護(hù)，降低了材料消耗和人工消耗。同時(shí)，避免了再次返修，提高了巷道復(fù)修后的安全系數(shù)，確保了安全生產(chǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)隆泰礦業(yè)公司巷道復(fù)修方案及其施工進(jìn)行了闡述。

一、巷修工程基本概況

汪莊礦自建礦投產(chǎn)以來，早期由于采掘區(qū)工作面相對(duì)較少，危巖壓力并不明顯，礦井巷道維護(hù)維修工程量相對(duì)較小，這一階段，屬于巷道復(fù)修的初始階段。伴隨著礦井開拓掘進(jìn)的延伸與速度加快，礦井采空區(qū)不斷垮落，以及受地表不斷下沉的影響，井下巷道圍巖壓力不斷加大，受地質(zhì)環(huán)境、礦井布置深度、巷道地壓、采動(dòng)和支護(hù)時(shí)間過久等諸多不確定因素的影響，巷道變形情況嚴(yán)重，出現(xiàn)了諸如離層、冒頂、片幫、兩幫移近、底板隆起，以及支護(hù)失效等情況。特別是其中部分失修巷道還擔(dān)負(fù)著礦井通風(fēng)、人員運(yùn)輸和井下人員逃生等功能，如1＃皮帶下山，運(yùn)輸大巷，車場(chǎng)，北翼通風(fēng)上山等，導(dǎo)致每年大部分開掘隊(duì)伍投入到整修工作中，進(jìn)而嚴(yán)重影響進(jìn)尺和采掘銜接，成為制約礦井實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的“瓶頸”。

為了解決這一難題，汪莊礦技術(shù)科通過理論分析、實(shí)地考察，研究巷道復(fù)修施工方案，大膽嘗試錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)的施工工藝，取得明顯效果，確保了安全生產(chǎn)順利進(jìn)行。

二、巷道復(fù)修施工工藝

1.確定施工方案

由技術(shù)科、地質(zhì)科、安檢科專業(yè)技術(shù)人員組成一支專業(yè)普查隊(duì)伍，定期對(duì)井下所有巷道進(jìn)行檢查和數(shù)據(jù)分析，針對(duì)巷道的不同支護(hù)方式，服務(wù)年限和現(xiàn)狀，確定巷道復(fù)修施工方案。對(duì)于原來使用壽命較長(zhǎng)的永久性砌碹巷道復(fù)修時(shí)，基本改為掛網(wǎng)錨噴或架 “U”型棚支護(hù)，并安排技術(shù)人員和施工隊(duì)伍進(jìn)行復(fù)修。

組建專業(yè)精干的開掘隊(duì)伍進(jìn)行巷道復(fù)修，選用至少具有5年以上采掘工作經(jīng)驗(yàn)的老職工配足巷修隊(duì)伍，并由專業(yè)強(qiáng)、技術(shù)精的職工擔(dān)任區(qū)隊(duì)管理人員，定期針對(duì)不同工程進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和專業(yè)考核。

2.采取差異性施工措施

以1＃皮帶下山復(fù)修，北翼通風(fēng)上山巷道復(fù)修為例，分別介紹巷道變形防治措施。

1＃皮帶下山。原巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，錨噴支護(hù)，受1＃下山采區(qū)的影響，巷道頂板和兩幫噴層開裂，局部掉頂、片幫、斷面縮小，同時(shí)。1＃皮帶下山服務(wù)期限較長(zhǎng)，故在施工中采取以下改善措施：

①根據(jù)錨桿支護(hù)原理，即加固拱、懸吊原理、組合支護(hù)等，加強(qiáng)錨桿錨索支護(hù)強(qiáng)度，以克服較大的地應(yīng)力，下山修復(fù)頂板采用打錨索加強(qiáng)支護(hù)。錨索長(zhǎng)度為5.25m，直徑為15.24mm，每一排兩根，配長(zhǎng)度為2.4m的專用槽鋼，與巷道橫向布置，間排距2400×2400mm。

②為防止噴層開裂，復(fù)噴滯后，以使地應(yīng)力充分釋放。

③在斷層等地質(zhì)構(gòu)造帶，采取減小循環(huán)進(jìn)度、采取超前支護(hù)、縮小錨桿錨索排距等支護(hù)措施。

④適當(dāng)放大巖體開挖尺寸，以折抵變形對(duì)斷面的影響。

⑤底鼓嚴(yán)重處臥底布置底角錨桿，阻止兩幫應(yīng)力向巷道底板轉(zhuǎn)移。

北翼通風(fēng)上山巷道。由于該處地應(yīng)力較大，巷道頂幫變形嚴(yán)重，噴漿層開裂，大面積脫落，巷道底鼓，為防止巷道繼續(xù)變形，對(duì)此采取復(fù)修加固措施：

①巷道頂打Φ20mm×2000mm的左螺紋樹脂錨桿錨網(wǎng)，間排距為850×850mm，沿巷道走向均勻布置三排M鋼帶梁配合錨索加固支護(hù)，鋼帶梁首尾相連，形成桁架，鋼帶梁長(zhǎng)度3.6m，錨索眼距1.6m，錨索長(zhǎng)度7.25m，直徑17.8mm。由于錨索配W鋼帶梁與錨桿聯(lián)合支護(hù)，大幅增加了支護(hù)強(qiáng)度，改善了巷道圍巖的抗變形能力。

②巷幫噴漿層開裂處，采用風(fēng)鎬挖刷，刷夠一排及時(shí)加以錨網(wǎng)支護(hù)，連續(xù)刷幫處巷道肩窩打錨索配合M鋼帶加固。

③巷道底鼓變形處采用風(fēng)鎬支護(hù)臥底，保證架空乘人裝置運(yùn)行時(shí)不刮蹭底板，臥底后巷幫底角必須錨固。

④根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，如噴漿太厚，在巷道來壓時(shí)噴漿容易開裂和脫落，且掉落下來的噴漿塊太大，給行人安全帶來隱患，為此，北翼通風(fēng)上山巷道復(fù)修時(shí)噴漿厚度規(guī)定為以覆蓋住網(wǎng)片為準(zhǔn)。

3.錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題

錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)能充分利用圍巖自身強(qiáng)度形成主動(dòng)支護(hù)，用它進(jìn)行巷道維護(hù)能主動(dòng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力支護(hù)，避免了圍巖進(jìn)一步松動(dòng)破壞而形成新的應(yīng)力中區(qū)。采用這種支護(hù)方式開幫、挑頂?shù)墓ぷ髁啃?，排矸量少，工人勞?dòng)強(qiáng)度低，人工消耗少，維護(hù)成本大幅度降低。

支護(hù)后可以直接利用自然平衡拱原理錨固外部圍巖，安全系數(shù)大，有利于安全施工并提高維修后巷道使用的安全性，巷道在復(fù)修過程中，不受斷面寬度和高度限制。可將所有懸矸鑿凈，施工安全且施工進(jìn)度快。

但是，由于修復(fù)巷道圍巖裂隙多，巖體較破碎，施工時(shí)也容易出現(xiàn)鉆眼時(shí)易夾持鉆桿、鉆孔時(shí)易堵塞、支護(hù)密度不均，以及由于錨桿孔變形，孔壁有裂縫后易形成樹脂錨固劑插入途中卡住，影響錨固強(qiáng)度等問題。

4.施工工藝和注意事項(xiàng)

頂部錨桿采用MQT-120風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)鉆眼，安裝。其余錨桿用YT-28風(fēng)鉆打眼，風(fēng)煤鉆安裝后，須用風(fēng)炮逐根加固。施工具體程序如下：

①采用專用2m以上的長(zhǎng)釬子進(jìn)行敲幫、問頂，找頂人員一人站在上方避開掉矸石可能滾動(dòng)的方向，另一人位于安全地點(diǎn)觀察幫頂動(dòng)向，找到危巖活石。

②將巷道擴(kuò)至設(shè)計(jì)斷面，并在臨時(shí)支護(hù)掩護(hù)下錨網(wǎng)、打眼、安裝錨桿，根據(jù)施工措施是否要求增加一道錨索，經(jīng)驗(yàn)收合格后，最后噴漿，達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求。

施工時(shí)，施工人員必須認(rèn)真找出松散破碎巖石，防止松動(dòng)巖石受鑿巖震動(dòng)，冒頂傷人。且需要露出完整巖體，避免出現(xiàn)堵錨桿孔、卡錨固劑、卡釬子等現(xiàn)象。錨桿要按設(shè)計(jì)的間排距安裝，且每根都要上緊螺母，使托板、金屬網(wǎng)緊貼巖面，錨桿與巷道巖面角度≤150。噴漿厚度，材料配比，噴后養(yǎng)護(hù)時(shí)間都應(yīng)該按施工設(shè)計(jì)要求及規(guī)定執(zhí)行。此外，建議推廣使用全長(zhǎng)錨固或加長(zhǎng)錨固，這項(xiàng)技術(shù)適用于反復(fù)來壓巷道，可提高巷幫整體強(qiáng)度。

三、結(jié)論

通過采用錨網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)復(fù)修巷道，經(jīng)過長(zhǎng)期觀察，頂板沒有出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，杜絕了反復(fù)維修，降低了修復(fù)費(fèi)用，成效顯著，施工方法值得借鑒。

（作者系承德隆泰礦業(yè)有限公司董事長(zhǎng)兼黨委書記）

（責(zé)任編輯：周瓊）