柔模混凝土支護(hù)在沿空留巷時(shí)應(yīng)用探析

周建新

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.神華神東煤炭集團(tuán)公司榆家梁煤礦，陜西 神木 719316)

0 引言

采煤工作面沿空留巷日益廣泛，支護(hù)方法多種多樣，合理的支護(hù)方式不僅能減少巷道掘進(jìn)工程量，還能為工作面提供有效支護(hù)。本文以榆家梁煤礦52403綜采工作面回順柔模混凝土沿空留巷為例，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行探討。

1 工程背景

榆家梁煤礦52403綜采工作面位于榆家梁井田東南部，南部為井田邊界及地方煤礦采空區(qū)，西部有52402備采工作面，東部為52404綜采工作面采空區(qū)，工作面切眼670 m處有上覆43煤采空塌陷區(qū)。在52403綜采工作面回采期間，回順采用柔模混凝土沿空留巷技術(shù)，將52403回風(fēng)順槽保留下來作為52402綜采工作面的運(yùn)輸順槽。從52403切眼開始，在52403回風(fēng)順槽正幫側(cè)施工1.2 m厚、3.5～3.7 m高的柔模混凝土墻，施工至52403回撤通道口處，共計(jì)留巷2 087.6 m。

2 巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)和布置

在巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)方面，有多種不同的支護(hù)方法，其中巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)、柔模砼墻支護(hù)、澆筑空間支護(hù)、留巷滯后支護(hù)等應(yīng)用比較廣泛。補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)主要是進(jìn)行超前錨桿、錨索、金屬網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于錨索間排距、托盤、錨固劑、預(yù)應(yīng)力等要求比較高，并且補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)適宜在超前工作面進(jìn)行施工。柔模砼墻支護(hù)、澆筑空間支護(hù)、留巷滯后支護(hù)等屬于聯(lián)巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的分支，其中各有特點(diǎn)。其中澆注空間支護(hù)相對(duì)其他支護(hù)有較為明顯的特點(diǎn)，這種支護(hù)方法是由木點(diǎn)柱、臨時(shí)單體支護(hù)、架前鋪頂網(wǎng)支護(hù)等各種支護(hù)方式結(jié)合而成。既可以在采空區(qū)的木點(diǎn)柱上使用掛膜，也可以在巷內(nèi)使用單體掛膜，其中菱形金屬網(wǎng)具有顯著的擋矸作用。此次重點(diǎn)介紹留巷滯后支護(hù)方法，通過采用DW3.8型外注式單體液壓支柱配金屬鋼梁的“一梁四柱”的支護(hù)方式，解決沿空留巷過程中工作面滯后段受到的采動(dòng)影響，有效防止回采過程中礦壓顯現(xiàn)對(duì)預(yù)留巷道的破壞。

在巷道布置方面應(yīng)優(yōu)先考慮巷道參數(shù)，該工程設(shè)計(jì)回風(fēng)順槽原寬度為5.5 m。結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了部分優(yōu)化，設(shè)計(jì)留巷寬度為4.8 m，高度在3.5～3.7 m。圖1為巷道布置圖。

圖1 52403綜采面巷道布置設(shè)計(jì)圖

同時(shí)，在巷道布置方面也應(yīng)選用合適的支護(hù)方式。在頂部可以使用全斷面鋼筋網(wǎng)、螺紋鋼錨桿和錨索等。在正幫部分可以使用一茬雙層1.8 m寬的塑料網(wǎng)和玻璃鋼錨桿。在副幫部分可以使用一茬2.2 m寬的塑料網(wǎng)和玻璃鋼錨桿。圖2為該工程的支護(hù)斷面圖，圖3為支護(hù)平面圖。

圖2 52403回風(fēng)順槽支護(hù)斷面圖

為了防止在回采過程中礦壓顯現(xiàn)對(duì)于預(yù)留巷道的破壞，設(shè)計(jì)要根據(jù)墻體受壓情況，在受劇烈采動(dòng)影響區(qū)域進(jìn)行滯后支護(hù)，在壓力較大時(shí)，掛膜單體不拆除，兼作墻體的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。再根據(jù)相應(yīng)的情況，選擇合適的滯后支護(hù)長(zhǎng)度。圖4為該工程的留巷滯后支護(hù)斷面圖。

在支護(hù)工藝中，泵注混凝土支護(hù)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，主要是充分利用柔性模板的透水不透漿的特性。為了滿足混凝土有較大的流動(dòng)性和較高的強(qiáng)度的需求，因此在保證流動(dòng)性的同時(shí)，要加大水泥的用量。泵注混凝土較原來的混凝土有極大的優(yōu)勢(shì)，它的砂率要比普通混凝土大得多。就泵注混凝土的材料而言，在同樣的材料中，卻有著不同的比例，而且對(duì)材料也有著不同的要求。其中水泥以硅酸鹽水泥為主，砂需要使用天然河砂，石子則使用碎石或卵石即可。具體情況則根據(jù)所需厚度以及密度而定。除了這3樣最主要的材料之外，還需要加入粉煤灰和外加劑，這兩者有增加混凝土流動(dòng)性、和易性的作用，還能夠增大混凝土的密度。

圖3 52403回風(fēng)順槽支護(hù)平面圖

圖4 留巷滯后支護(hù)斷面圖

3 施工工藝、流程及要求

施工設(shè)備的選型及布置，應(yīng)先從地面配料開始，其中水在第二次攪拌時(shí)添加。在工作面布置方面，混凝土泵是整個(gè)支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，其中在輸送量、泵送壓力以及輸送管直徑方面要慎重選用。在施工設(shè)備布置方面也有著一定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，圖5為該工程的施工設(shè)備布置圖，圖6為施工工藝流程圖。

圖5 施工設(shè)備布置圖

在施工過程中，要注意地面?zhèn)淞稀⑷嵝阅０鍜煸O(shè)、混凝土泵送設(shè)備及管道布置、混凝土泵注施工以及防滅火管線埋設(shè)等方面的裝備和技術(shù)的需求。在生產(chǎn)系統(tǒng)中要注意運(yùn)料系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、供電以及通訊系統(tǒng)等各方面的注意事項(xiàng)。在通風(fēng)系統(tǒng)方面，要注意通風(fēng)路線和風(fēng)量的計(jì)算。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中要注意對(duì)傳感器的安設(shè)，運(yùn)用電子科技手段加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)測(cè)情況。

在施工過程中，保持通訊聯(lián)絡(luò)通暢。施工人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，確保能夠獨(dú)立上崗，這是對(duì)整個(gè)工程施工時(shí)的最基本要求。在此前提下，要對(duì)施工要求進(jìn)行細(xì)致的劃分，特別是施工過程中地面?zhèn)淞稀⒛０鍜煸O(shè)、泵注混凝土這3個(gè)最重要環(huán)節(jié)。對(duì)地面?zhèn)淞系幕疽笫窃谶M(jìn)行混凝土攪拌時(shí)要嚴(yán)格注重材料的配比，同時(shí)要保證各原材料的干燥情況，放在通風(fēng)良好且排水較好的干燥庫(kù)房?jī)?nèi)。在掛設(shè)操作前清理干凈雜物，焊接良好，綁扎牢靠。在掛設(shè)完成后，保障最后的固定措施。在混凝土泵方面，位置選擇是關(guān)鍵，不僅澆筑方便，還能減少?gòu)澒芎蛙浌艿氖褂昧浚?jié)省時(shí)間，保障安全，更便于最后的拆卸清洗處理。在管道輸送方面，要注意各個(gè)管道銜接緊密，防止漏漿狀況的出現(xiàn)。在安裝結(jié)束后，還要對(duì)管道進(jìn)行定期檢查，這樣能夠有效的防止爆管情況的出現(xiàn)。

4 安全管理措施

開工前需要對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行全面的安全檢查，工作人員勞動(dòng)保護(hù)用品佩戴齊全完好，及時(shí)準(zhǔn)確上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)存在的各類安全隱患，隱患消除后，才能再次進(jìn)行作業(yè)，確保施工作業(yè)及人員安全。具體內(nèi)容見表1。

圖6 沿空留巷施工工藝和流程圖

序號(hào)作業(yè)內(nèi)容安全管理技術(shù)措施1鋪網(wǎng)作業(yè)專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,作業(yè)范圍內(nèi)支架初撐力升夠,嚴(yán)禁在架前的空頂區(qū)域進(jìn)行作業(yè),登高時(shí)必須系安全帶,嚴(yán)禁降架掛網(wǎng)。2機(jī)頭割煤拉架專人監(jiān)護(hù),設(shè)置警示裝置、急停開關(guān)等,用絞盤撩網(wǎng)和放網(wǎng)。3掛模作業(yè)專人觀察頂板和采空區(qū)情況,拉架、推溜時(shí)嚴(yán)禁架后有人作業(yè);巷內(nèi)打設(shè)掛柔模單體時(shí)必須上激光線,保證泵注完48 h后再回撤。4架棚支護(hù)及回撤進(jìn)入作業(yè)區(qū)域觀察頂幫,嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂,對(duì)失效支柱及時(shí)更換;嚴(yán)禁架后支護(hù)與拉架、推溜平行作業(yè),架后所有作業(yè)必須專人監(jiān)護(hù)。 5泵注作業(yè)泵送施工時(shí),采用喊話器或電話通訊設(shè)備進(jìn)行混凝土泵、攪拌運(yùn)輸車和攪拌站與澆筑地點(diǎn)之間的通訊聯(lián)絡(luò)。6處理堵管作業(yè)排除堵塞重新泵送或清洗混凝土泵時(shí),布料設(shè)備的出口應(yīng)朝安全方向,以防堵塞物或廢漿高速飛出傷人。7設(shè)備運(yùn)行搬運(yùn)注意無防護(hù)網(wǎng)時(shí)各種大型機(jī)器嚴(yán)禁開機(jī),設(shè)備運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁任何人攀爬設(shè)備;搬移后放置設(shè)備頂板無淋水,坡度<4°,固定牢靠。8設(shè)備供電設(shè)備包機(jī)到人,掛牌管理;對(duì)各類設(shè)備及線路定時(shí)檢查,定期保養(yǎng),確保設(shè)備級(jí)線路清潔整齊、安全可靠,防止有漏電事故發(fā)生。

5 結(jié)語

正是由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)水平不斷提高。為現(xiàn)場(chǎng)安全管理提升和工作效率提高提供了較好的保障，同時(shí)還促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。如何盡可能的減少現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的安全隱患，如何有效的加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)管控，如何更好的提高施工效率并確保工程質(zhì)量，是相關(guān)科學(xué)技術(shù)研究和發(fā)展的方向。同時(shí)也希望通過對(duì)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)的研究給煤礦的生產(chǎn)帶來更多的便利。