交叉巷道安全施工技術(shù)研究應(yīng)用

蘇張鋒

（晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048000）

1 概 述

沁城煤礦2201巷位于井田二盤區(qū)西翼，巷道設(shè)計長度為1970m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0×3.5m，施工巷道從盤區(qū)輔運(yùn)巷開口沿2#煤層底板平行掘進(jìn)，煤層平均厚度為3.5m，采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截至目前巷道已與8201切巷貫通。

為了便于巷道后期物料運(yùn)輸，需施工一條2201運(yùn)料繞道，繞道設(shè)計長度為90m，斷面規(guī)格為寬×高=4.0×3.5m，設(shè)計2201運(yùn)料繞道由綜掘隊在距2201巷口45m處開口施工，并與輔運(yùn)巷呈60°夾角，運(yùn)料繞道施工到位后與2201巷貫通，貫通口位置位于2201巷開口往里78m處，如圖1所示。

由于2#煤層屬石炭系煤層，煤層巖石普氏系數(shù)f＜2.0，煤體單軸抗壓強(qiáng)度不足10MPa,若2201運(yùn)料繞道采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)直接與2201巷貫通時，兩巷交叉點處巷幫難以預(yù)留，巷幫垮落長度達(dá)5.0m，從而造成巷道貫通交叉點頂板空頂暴露面積達(dá)9.2m2，甚至?xí)l(fā)生大面積冒頂事故。

圖1 沁城煤礦二盤區(qū)2201運(yùn)料繞道平面布置圖

2 施工工藝

為了防止巷道在兩巷交叉處貫通時出現(xiàn)頂板垮落事故，決定采用松動爆破導(dǎo)硐反掘法進(jìn)行掘進(jìn)施工。

（1）首先2201運(yùn)料繞道從輔運(yùn)巷開口施工，采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，當(dāng)巷道掘進(jìn)至85m處巷道停止施工。

（2）在2201巷穩(wěn)裝一部SSJ-800型膠帶輸送機(jī)，輸送機(jī)機(jī)頭與盤區(qū)帶式輸送機(jī)搭接，機(jī)尾安裝在巷道貫通點位置，并在機(jī)尾處安裝一部P-60B型耙?guī)r機(jī)。

（3）設(shè)備安裝后，從2201巷設(shè)計貫通點位置以30°夾角開口施工，為了控制巷道掘進(jìn)進(jìn)度，確保頂板支護(hù)及時，決定采用松動爆破導(dǎo)硐法進(jìn)行巷道掘進(jìn)。

（4）導(dǎo)硐設(shè)計斷面規(guī)格為寬×高=2.5×3.5m，預(yù)留交叉巷幫寬度為1.5m，導(dǎo)硐斷面共布置三排松動爆破眼（共計12個），炮眼深度為1.0m，炮孔間距為0.6m，排距為1.0m，第一排炮眼距頂板間距為0.5m。

（5）炮孔施工完后，每個炮孔內(nèi)填裝一支爆破藥卷，長度為300mm，質(zhì)量為300g，以及一支礦用毫秒延期電雷管，每次爆破炮眼數(shù)量不得超過4個，由下往上依次爆破。

（6）導(dǎo)硐松動爆破時，每茬控制進(jìn)度不得大于1.0m，爆破后及時對頂板空頂處安裝絲杠式超前支護(hù)，然后人工采用洋鎬及風(fēng)鎬進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)幫寬度為1.5m，擴(kuò)幫后保證巷道斷面規(guī)格符合設(shè)計要求并及時對頂板施工永久支護(hù)，依次類推直至巷道貫通。如圖2所示。

圖2 2201運(yùn)料繞道松動爆破導(dǎo)硐施工斷面示意圖

3 支護(hù)工藝

3.1 導(dǎo)硐處頂板支護(hù)

為了提高巷道交叉點處頂板穩(wěn)定性，防止頂板壓力集中導(dǎo)致頂板破碎、冒頂事故發(fā)生，決定采用施工縱向邁步式錨索吊棚及架設(shè)工字鋼棚進(jìn)行聯(lián)合維護(hù)。

3.1.1 縱向錨索吊棚施工

（1）錨索吊棚主要由一根11#工字鋼梁，兩根錨索組成，工字鋼梁長度為2.5m，鋼梁上焊制兩個孔徑為25mm圓孔，孔間距為1.5m；錨索采用長度為5.0m，直徑為21.6mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

（2）在設(shè)計頂板位置施工兩個支護(hù)鉆孔，鉆孔深度為4.8m，鉆孔施工完后依次填裝兩支錨固劑及錨索，并采用錨索機(jī)進(jìn)行攪拌錨固，錨固后錨索抗拉拔力不得低于170kN。

（3）兩根起吊錨索施工完后將11#工字鋼梁吊掛在錨索上，用預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊打壓值不得低于26.1MPa。

（4）頂板錨索吊棚縱向布置（與2201運(yùn)料繞道平行），每排布置4根錨索吊棚，間距為1.0m，第一排錨索吊棚施工在距交叉口1.0m的2201巷頂板上；第二排與第一排邁步式布置，依次類推，從交叉點至工作面迎頭共施工四排錨索吊棚。

3.1.2 架設(shè)密集工字鋼棚

（1）2201運(yùn)料繞道架設(shè)工字鋼棚主要由頂梁、棚腿、卡纜、底座、連接桿等部分組成，頂梁寬度為4.0m，棚腿高度為3.5m，底座規(guī)格為長×寬=0.3×0.3m。

（2）將鋼棚底座固定在巷道堅硬底板上，用地錨將其固定，底座安裝后將棚腿與底座對接固定，并在巷幫施工一組固定錨桿將棚腿固定；棚腿與頂梁采用卡纜進(jìn)行固定并進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于200N·m。

（3）第一架鋼棚架設(shè)在兩巷交叉口處，鋼棚巷道布置，鋼棚架設(shè)間距為0.5m，巷道共架設(shè)10架工字鋼棚，所有鋼棚架設(shè)完后在相鄰兩架鋼棚之間采用三組連接桿進(jìn)行固定。

3.2 人工施工三角煤柱

為了避免因交叉巷道三角煤柱垮落造成頂板空頂面積大，決定采用柔模技術(shù)進(jìn)行人工施工三角煤柱。

（1）首先在三角煤柱垮落處支設(shè)三排長度為3.0m，直徑為30mm木柱，第一排木柱共計四根，第二排三根，第一排兩根，木柱間距為1.0m，排距為1.5m，木柱支設(shè)后呈三角形，如圖3所示。

（2）為了保證人工三角煤柱與巷道煤柱能夠形成整體，在第一排木柱與實體煤柱之間施工三排錨桿，每排三根，錨桿間距為1.5m，排距為1.0m。

（3）所有木柱支設(shè)完后，采用規(guī)格為長×寬=4.5×0.3m的木板進(jìn)行人工支盒，當(dāng)盒板支設(shè)高度達(dá)1.0m時及時采用注漿泵向盒內(nèi)注射配比為水泥∶砂子∶石子=1:2:2的混凝土，并采用振動泵進(jìn)行震動，直至支盒澆筑到位。

圖3 2201運(yùn)料繞道交叉口人工施工三角煤柱平面示意圖

4 應(yīng)用效果

2201運(yùn)料繞道施工期間，采用松動爆破導(dǎo)硐反掘法進(jìn)行貫通施工，與傳統(tǒng)交叉巷道直接貫通方法相比，有效克服了交叉點貫通施工時頂板壓力集中帶來的問題；采用柔模技術(shù)進(jìn)行人工施工三角煤柱，進(jìn)一步加強(qiáng)了交叉點處頂板支護(hù)，解決了交叉點三角煤柱難以預(yù)留問題，保證了交叉巷道貫通施工安全，取得了較好效果，為類似條件下交叉巷道貫通施工提供了實踐依據(jù)。