掘進工作面過采空區鋼管帷幕法+U29 鋼棚施工應用

王宏勇

（山西汾西正升煤業有限責任公司， 山西 呂梁 032300）

引言

礦井資源整合前，由于小煤窯開采不合理，導致資源整合后，給新礦井開拓巷道過程中造成非常大的安全隱患。在掘進過程中，遇到采空巷道，還有比較全面的施工方法通過。但是這次在掘進過程中遇到一定范圍的采空區，因此，采取針對性的防治措施對安全通過采空區有非常重大的意義。為此，本文以山西某礦西翼膠帶大巷綜掘工作面過采空區為工程實例，對采取鋼管帷幕法+U29 鋼棚進行探討，以期為其他礦井安全通過采空區提供一定的經驗借鑒。

1 山西某礦西翼膠帶大巷綜掘工作面概況

西翼膠帶大巷綜掘工作面西至西翼軌回聯絡巷（未掘），南距西翼回風大巷35 m（已掘），東與西翼帶式輸送機上山相連，北距西翼軌道運輸大巷35 m（已掘）?？紤]西翼膠帶大巷作為主運輸巷道及采空區與西翼膠帶大巷的空間位置關系，且西翼膠帶大巷已施工79 m，綜合考慮這些因素，西翼膠帶大巷掘進方案確定為繼續沿方位走向270°、傾向5°上山通過該采空區域，采用鋼管帷幕法、架U29 型鋼棚+噴漿永久支護施工工藝，巷道斷面為半圓拱形斷面，掘寬5 215 mm、高4 050 mm，凈寬4 800 mm、高3 800 mm。

2 鋼管帷幕法+U29 鋼棚

鋼管帷幕法+U29 鋼棚是通過采空區的主要措施之一，在鋼管帷幕法的作用下，防止采空區巷道上方的大塊巖石掉落，起到掘進巷道時前探梁的作用，確保工人在作業范圍的安全，在此基礎上，架設U29鋼棚進行永久支護。文中以西翼膠帶大巷過采空區為工程實例，對鋼管帷幕法+U29 鋼棚等進行闡述。

2.1 鋼管帷幕布置

掘進前，在掌子面，利用YT-28 型風鉆，沿巷道輪廓線往外25 mm 的位置打眼，孔距300 mm、直徑50 mm、長3 000 mm。鉆孔完畢后，將直徑42 mm、長3 000 mm 的鋼管穿入鉆孔，然后利用Φ20 mm、長500 mm 的鋼筋一頭插入鋼管，另一頭搭接在頭架鋼棚上，固定牢靠后開始掘進。

掘進采用綜掘方式進行作業。短掘短支，分斷面進行掘進，最大控頂距為800 mm，最小控頂距為100 mm，循環步距700 mm。掘進至帷幕下方剩余不小于1 m 時，在兩孔300 mm 中間繼續打孔進行下一循環超前帷幕循環，以此類推，直至全部通過采空區，如圖1 所示。

圖1 鋼管帷幕布置示意圖（單位：mm）

2.2 U29 鋼棚永久支護

鋼棚采用礦用U29 型鋼棚。U29 型棚分為棚梁和棚腿兩部分，棚梁弧長為4.8 m 和4.785 m，水溝側棚腿長為1.7 m，無水溝側棚腿長為1.5 m，在棚腿底部焊接一塊長300 mm、寬300 mm、厚16 mm 的鋼板，柱窩深度100 mm，鋼棚棚距為700 mm（中-中）。架棚棚體迎山有力，迎山角度1°，不得出現前傾后仰、棚腿邁步等現象。棚梁與棚腿連接處采用梁腿搭接卡纜固定的方式，搭接長度為500 mm，棚腿與棚梁要嚴密[3-4]。每兩架鋼棚之間架設4 副拉桿，拉桿采用Φ16 mm×500 mm 圓鋼加工。鋼棚后先用鋪設一層鋼筋網片，后用水泥背板與實頂、實幫背實背嚴，背板花背布置。水泥背板間距450 mm（中-中）。鋼筋網片選用Φ6 mm 圓鋼焊接的鋼筋網，鋼筋網網幅為2 000 mm×1 000 mm，網孔尺寸為100 mm×100 mm，搭接100 mm，每隔200 mm 用16 號鐵絲雙股綁扎。水泥背板規格為長1 000 mm×寬150 mm×厚80 mm 的鋼筋混凝背板。最后采用C25 混凝土對架設好的鋼棚噴射150 mm 混凝土進行封閉，如圖2 所示。

圖2 永久支護示意圖（單位：mm）

3 應用效果分析

現通過支護、防治水、“一通三防”、綜合管理等方面進行如下分析。

1）支護方面：工作面通過鋼管帷幕法加強臨時支護，保證施工人員安全，采用U29 鋼棚+噴漿支護，加強巷道支護強度。工作面出現局部漏頂或掉落大石頭時，可將鋼管換成礦用工字鋼軌道

2）防治水方面：根據西翼膠帶大巷的施工位置與四鄰關系，確保西翼膠帶大巷施工區間采空區內未有水害隱患。

3）“一通三防”方面：施工作業人員必須隨身攜帶自救器，并能正常使用，確保發生意外后確保個人防護，并且熟悉避災路線，確保發生意外能安全撤離；風筒出口必須緊跟迎頭，距掌子面不超過5 m，且吊掛平直，不得漏風，確保風量滿足要求；工作面瓦斯傳感器必須靠近迎頭，嚴格按照規定吊掛在迎頭頂板，并保證其完好，準確監測；當班跟班隊干必須攜帶瓦斯報警儀、氧氣測定儀、CO 報警儀等通防儀器儀表，進入工作面后要對巷道內所有通防設施進行一次全面檢查，確保完好；每班瓦檢員必須堅守崗位，檢查通風設施，隨時對工作面進行有害氣體檢查，當工作面發現通風設施有漏風等現象或瓦斯及有害氣體濃度超過規定，立即停止作業，撤出人員，切斷電源，匯報礦調度室進行處理，直至將有害氣體降至允許濃度下，方可繼續作業。通過上述措施，保證掘進期間工作面氣體正常[5]。

4）綜合管理方面：成立以礦長為總負責的西翼膠帶大巷過采空區領導小組，堅持各級領導跟班上崗，靠前指揮，發現異常及時處理，確保掘進期間的安全施工；安排技術員對工程施工質量進行監督并對工程量進行統計，確保現場監管安全施工。

4 結語

西翼膠帶大巷過采空區安全順利通過，共通過采空區31 m，架棚53 架，說明鋼管帷幕法+U29 鋼棚施工方法可行；掘進過程中采用十字觀測法進行圍巖觀測，巷道變形在2 mm 范圍內，滿足施工需要；相對于砌碹、向采空區注高分子材料，通過經濟對比分析，節省成本31 萬元，比較經濟；通過操作方面對比，可操作性強。