大斷面硐室快速掘進及小層間距過巷加固方案與技術分析

李德寶

【摘要】中煤新集劉莊煤礦131101膠帶順槽機頭硐室斷面大，同時掘進期間將從1311采區軌道上山上方穿過，最小層間距3.6m，通過優化施工方案與技術，采用臺階法分次截割施工法及采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的加固支護形式，達到安全、快速、高效，確保了掘進安全，達到了快速掘進的目的。

【關鍵詞】大斷面硐室 快速掘進 方案 技術 過巷

1工程概況

劉莊井田位于安徽省阜陽市潁上縣北部，南距潁上縣城20km，西至阜陽市40km。東西走向長約16.0km，南北寬3.5～8.0km，面積約82.2km2。劉莊煤礦始建于2003年2月，2007年6月建成投產，2018年11月核定生產能力1100萬噸/年，工作面采用綜合機械化生產，一次采全高，全部垮落法管理采空區頂板。因使用設備大，設計斷面普片要求較大，礦井產量大，工作面接替較緊張，對掘進單進有較高的要求。

131101膠帶順槽機頭硐室，設計長度為99.412m，其中大斷面共計33m，掘寬8.76m，掘高5.28m，掘面積達到38.02㎡，屬于大斷面拱形斷面。采用綜掘機掘進，斷面內巖石硬度f≤8。硐室掘進期間將過1311采區軌道上山，最小層間距3.6m。131101膠帶順槽機頭硐室施工存在3個難題：一是受工作面接替工期制約，施工工期短，要求該硐室施工工期不超過一個月;二是大斷面綜掘機掘進施工，頂板、幫部安全管理難度大;三是過巷層間距小，通過設備（EBZ-200C型掘進機）重量達58t，過巷加固要求高，在不影響掘進的前提下，需提前采取有效加固措施。

2大斷面硐室快速掘進施工方案

2.1支護參數及要求

131101膠帶順槽機頭硐室分別穿細砂巖、泥巖層施工，頂板較穩定，為確保巷道支護強度，該巷道采用錨網索噴支護形式，錨桿選用桿體規格為Ф22mm、L=2500mm的高強度、高預應力螺紋鋼樹脂錨桿，間排距800×800mm，每排21根。錨索選用Ф21.8mm、L=9200mm的預應力鋼絞線制作，間排距1600×1200mm，每排8根?；炷粒核噙x用不低于P·C32.5R級復合硅酸鹽水泥，黃沙為純凈中粗河沙，瓜子片粒徑為5～10mm的碎石子。速凝劑型號為J85型。

2.2硐室掘進施工方案優化

131101膠帶順槽機頭硐室采用綜掘機掘進，巷道斷面大，為確保掘進期間安全管理，采用臺階法分次截割施工法：先施工上臺階（3.5m高），待巷道貫通后再采用綜掘機統一鏟底，達到設計高度;綜掘機截割上臺階時，因巷道跨度大（寬8.76m），一次截割成巷需要180分鐘，存在頂板空頂時間長，頂板易片掉，對安全管理不利，為確保掘進期間頂板安全，施工時采用綜掘機分次截割，即綜掘機截割右側（面向迎頭）→臨時支護→錨桿支護→綜掘機截割左側（面向迎頭）→臨時支護→錨桿支護。因巷道斷面較大，掘進過程中錨索支護滯后距離頂部錨索滯后距離由30m調整為距迎頭不超過5m，肩窩兩側錨索滯后迎頭距離由30m調整為不超過20m。

2.3作業循環圖表

3小層間距過巷加固方案與技術

131101膠帶順槽機頭硐室掘進期間將過1311采區軌道上山，最小層間距3.6m。1311采區軌道上山原支護形式為錨網索支護?，F對過巷段方案進行優化，對1311采區軌道上山前后5m共計18m范圍采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的支護形式。

（1）U型棚采用36U型三節鋼棚，棚距為450mm，采用水泥背板腰幫接頂，共計41棚。每搭接處采用三道卡纜，卡纜間距200mm，并采用M30的螺母和M30*160mm的螺絲固定。 U型棚采用5道拉條緊固，拉條采用10槽鋼加工，棚梁正中偏東側200mm一道，棚梁卡纜搭接處朝上200mm各一道，兩側幫部位置各一道;各拉條螺絲要齊全、緊固有效。

（2）套棚結束后，對過巷段前后10m進行噴漿覆蓋，噴漿厚度不小于100mm。

（3）噴漿結束后對噴漿段進行深、淺孔聯合注漿。注漿錨桿：用Ф20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，L=2000mm，其中注漿段1300mm，桿體上每隔300mm對稱T字型布置梅花Ф6mm的注漿孔。注漿材料：采用單液水泥漿，水泥選用P.c32.5復合硅酸鹽水泥，水灰比為0.7～1.0。

過巷段采用淺孔注漿，采用Ф20mm錨注管，打眼孔深1950mm，每排布置3個注漿孔，分別布置在頂部及兩肩窩。過巷段兩側采用深、淺孔聯合注漿，采用Ф20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，長度分別為L=1000mm、L=2000mm、L=3000mm搭配使用，兩頭制作M20的螺紋，注漿管之間用配套的束結（卡箍）連接，最末端再連接錨注管，打眼孔深8—10m。

（4）注漿工藝：注漿參數的選擇：注漿時先用稠漿注淺部孔，淺孔正常注漿壓力控制在0-1MPa，如附近有跑漿的地方應及時封堵，由于有深孔卸壓，注漿壓力小比較好封，淺層低壓注漿要反復壓入、反復封堵，等長管返水、返漿時暫停注漿，1個班后，進行深孔高壓注漿，注漿壓力3-4MPa。深孔注漿過程中，由于交接班或現場設備故障停機要及時用清水沖孔，故障排除后，繼續壓入漿液。

注漿前耐壓試驗：注漿前，先對各連接管路、閥門、設備等進行檢查后用清水試壓，試驗壓力必須大于最大注漿壓力的1.5倍，且不得小于15min。

要求注漿錨桿（管）深、淺孔要一并進入孔內，同時采用小木楔固定，為有效防止漏漿，采用”先黃泥后錨固劑“進行封孔，封孔前用雙股12#以上鐵絲與注漿管進行綁扎，作為注漿期間槍頭的二次保護，封孔時間不少于10分鐘，然后再進行注漿。注漿管外露：注漿管外露長度為100-200mm。

注漿擴散半徑：注漿擴散半徑根據巷道圍巖裂隙發育情況和現場試驗取15m。

注漿壓力（終壓）：淺孔注漿壓力為0-1MPa，深孔壓力3-4MPa，墻基注漿孔壓力0-2MPa，校驗孔壓力不超過2Mpa，穩定時間達1min。

（5）注漿的效果：深淺孔聯合注漿，主要采用低壓滲透，高壓劈裂相結合的方式，將漿液注入到巷道周邊圍巖裂隙，充填離層帶，固化巖體，使圍巖構成一個整體，防止圍巖進一步風化、水浸，增加圍巖自身承載能力。通過后期加固效果來看，經觀測統計巷道頂板最大變形量0mm，幫部最大變形量0mm，無變形來壓現象，過巷加固段支護效果較好。

4結語

131101膠帶順槽機頭硐室采用臺階法分次截割法，優化了施工工藝，掘進期間解決了大斷面綜掘掘進迎頭山墻及幫部防片工作，節約了施工山墻防片時間（每循環節約15分鐘），提高掘進單進工效，該工程總施工工期共計26天，綜合單進達到118米/面·月，達到了快速掘進的效果。

131101膠帶順槽機頭硐室小層間距過巷加固方案與技術的運用，達到了快速、高強的加固效果，套棚與深淺空注漿工藝有效結合，操作簡單、成本低廉、效果顯著，為巷道圍巖加固、裂隙充填等提供新的解決思路，對類似工程均有一定參考指導意義。