垂直重疊巷道上下穿層施工工藝研究及應用

周猛猛 姜 波 玄長遠

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概述

趙樓煤礦七采區為現階段礦井重點接續采區，采區存在埋深大、地應力集中等特點。七采區膠帶巷上段作為七采區的主運膠帶巷，擔負著掘進開拓及回采時煤流運輸任務，因此七采區膠帶巷的掘進開拓直接關系著七采區能否如期投入生產。七采區膠帶巷上段更改后的設計為全巖巷掘進，巷道中間部分與原施工二集膠帶巷一階下山（廢棄）在垂直方位上存在兩處重疊施工區域。經過多方交流和論證，并結合現場實際，本著安全、高效的原則，提出了垂直重疊巷道上下穿層施工的工藝。

2 技術創新的內容及實施過程

七采區膠帶巷上段與原二集膠帶巷貫通施工平剖面圖如圖1所示。首先由地測科在原二集膠帶巷測量放線，確定各立交巖柱（0m，1.5m，3m，6m等）位置，頂、底板透點位置及相關中腰線，并在現場畫線標識。

貫通前需對原二集膠帶巷進行加固處理。首先施工錨索工字鋼接頂木垛造假頂，并在底部工字鋼上鋪設雙層塑料網及密排木板起到封閉防漏作用，然后在施工密閉墻后充填粉煤灰充實巷道。具體實施方案如下。

圖1 七采區膠帶巷上段（北）穿層貫通施工平、剖面圖

（1）A-B區域（立交巖柱小于1.5m區域）

A-B區域七采區膠帶巷上段架設工字鋼棚，鋼棚頂部用木垛與原二集膠帶巷頂板接頂，有效保證超高段頂板的穩定性，保障了下部施工人員的安全，如圖2所示。

圖2 巷道斷面圖

（2）B-C區域（立交巖柱1.5～3.0m區域）

原二集膠帶巷打錨索工字鋼梁接頂木垛并填充粉煤灰，巖柱0～3m范圍內錨索工字鋼梁下沿距底板要求距離500mm。新掘進七采區膠帶巷上段采用錨網及架棚聯合支護。錨桿選用Ф22×2400mm高強度螺紋錨桿，間排距800×800mm；架棚支護采用雙排12#礦用工字鋼梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（凈寬）×3800(凈高)mm，嚴格按照設計坡度架棚施工，如圖3所示。

圖3 巷道斷面圖

（3）C-D區域（立交巖柱3.0～6.0m區域）

原二集膠帶巷施工接頂木垛并填充粉煤灰。新掘進七采區膠帶巷上段采用錨網及架棚聯合支護。錨桿選用Ф22×2400mm高強度螺紋錨桿，間排距800×800mm；架棚支護采用雙排12#礦用工字鋼梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（凈寬）×3800(凈高)mm，嚴格按照設計坡度架棚施工，如圖4所示。

圖4 巷道斷面圖

（4）D區域以外（立交巖柱大于6.0m區域）

原二集膠帶巷僅用粉煤灰填充，不再施工接頂木垛。新掘進七采區膠帶巷上段采用直墻半圓拱斷面，巷道斷面：4400(凈寬)×4000(凈高)mm；采用錨網噴支護，錨桿選用Ф22×2400mm高強度螺紋錨桿，間排距800×800mm；錨索規格Ф22×6200mm，沿巷道中間向兩幫間距1600mm均勻布置5根，排距1600mm。

3 技術創新點

（1）提前通過測量儀器定位及校對施工關鍵數據點并在現場畫線標識，做到了施工的直觀性，保障了貫通的準確性。

（2）施工錨索工字鋼梁接頂木垛造假頂，在吊掛錨索梁上平鋪金屬網并與原巷道幫部錨網連接，降低了掘進時上部巷道頂板管理難度。

（3）通過采取鋼絲繩與錨索配合吊掛方式，成功解決了接頂木垛無法與巷道頂板接實的難題。

（4）采用提前將0～1.5m層間距區域的上部巷道底板提前挖除，并在1.5m高層間距區域施工加固錨桿，成功解決了巷道掘進中極近距離層間距巖柱難以控制的難題。

（5）通過采用吊梁木垛間增加施工橫向工字鋼梁的方法，解決了下部巷道架棚棚梁與吊梁木垛之間頂板無法接實的難題。

（6）本施工工藝的成功應用，既解決了垂直重疊巷道上下穿層的施工難題，同時也探索出了“由上向下”施工和“由下向上”兩套施工方案，在此基礎上對充填與不充填也進行了施工對比，為本礦及其他礦井類似巷道的施工提供了成功的施工案例經驗。

4 實施應用情況

（1）北段施工方案在七采區膠帶巷上段（北）實施。首先根據設計在原二集膠帶巷標定施工點（線），然后逐段架棚接頂木垛并施工密閉墻，最后通過預埋的注漿管路填充粉煤灰。待上述工作結束后，由密閉墻外15m位置開始，安裝設計坡度架設12#礦用工字鋼棚（炮掘施工）。根據不同區段按照設計選擇相應支護工藝，至七采區膠帶巷兩端巷道順利貫通，共計30d。

（2）南段施工方案在七采區膠帶巷上段（南）實施。首先原二集膠帶巷標定施工點（線），隨后在原二集膠帶巷施工接頂木垛，最后根據標定施工點（線）推算出七采膠帶巷上段的頂板施工標高，根據推算出的標高依次架棚掘進，至七采區膠帶巷順利貫通，共計20d。南段因采用巖石掘進機施工比北段（炮掘）縮短施工工期10d。

兩穿層段巷道使用至今未出現變形破壞。

5 效益分析

5.1 經濟效益

（1）保障了掘進接續，為七采區開拓接續贏得了時間。

（2）避免了重新開掘巖石巷道約400m，節約巷道掘進費用約400m×10000元/m=400萬元。

5.2 社會效益

（1）保證了施工安全。上部巷道施工接頂木垛后，下方施工隊伍嚴格按照設計中腰線作業施工，極大地減輕了空頂頂板管理的難度，充分保證了施工的安全。

（2）提高了施工效率。巷道穿層施工時，因上部巷道提前造好假頂，作業區隊可按照正常架棚作業組織施工，相較于傳統施工工藝，工期縮短15d，效率提高約33%。

本施工工藝的成功應用，為煤礦垂直重疊巷道上下穿層施工探索出了一條安全、高效的施工思路。該研究成果可向其他煤礦同類型巷道施工進行推廣應用，具有良好的應用前景。