岔角灘礦井+375m主平硐巷道維修技術研究

馬來祥

摘 要：在煤礦開采過程中，受各種因素的影響，巷道的原有支護會受到不同程度的破壞，影響安全生產，本文介紹了岔角灘礦井+375m主平硐1202～1262m出現鋼拱架變形移位，在巷道修復過程中，通過采取科學合理的方法，精心組織，快速高效施工，取得了滿意的效果。

關鍵詞：井巷工程;支護;拱架變形 ;巷道維修

1 ?引言

在許多水文地質條件復雜的礦井，隨著時間的推移，巷道服務年限的增加，受采動的影響，巷道的原有支護都會出現不同程度的破壞， 導致巷道變形，甚至造成巷道垮塌，尤其是在服務年限較長的主要巷道，地質水文條件復雜的部位，更容易出現此類情況。如果出現支護失效，巷道變形，將會威脅到礦井正常的安全生產，也給企業帶來不小的經濟損失。在巷道支護出現問題，怎樣在最短時間內將巷道修復，將損失降低到最低，本文將岔角灘礦井+375m主平硐巷道維修的經驗進行一些總結。

2 ?工程概況

2.1 巷道情況

岔角灘+375m主平硐k1+202m～K1+262m段巷道，巖性為黑色碳質泥巖，屬于含水地層，巖性遇水極易膨脹變軟，容易風化掉渣。當初施工時，支護設計采用11#工字鋼拱架+網片+噴射混凝土聯合支護，鋼拱架采用11#工字鋼制作，噴射混凝土厚度200mm。巷道施工完畢已經兩年時間，但一直未施工水溝（斷面為1.0m×1.0m）。

2.2 ? 變形的原因

在施工水溝時，鋼拱架的棚腿出現下沉、內偏，下沉500mm左右、內偏了600mm左右，巷道全寬只有4000mm（設計4600mm），斷面已不能滿足使用，經過分析，原因有以下幾點：

第一，由于此段巖層為炭質泥巖，巖性較軟且含水，噴射混凝土不能與巖層進行有效的粘合，在巷道圍巖應力的作用下，出現離層現象，支護層無法和巖層形成整體;

第二，原巷道在施工時，底板未作任何處理，受巷道積水的影響，底板巖層水變軟膨脹，在巷道圍巖應力的作用下，出現底鼓現象，

第三，水溝未能和巷道斷面一次性開挖成巷，致使在支護時，拱架的腳子未能落在水溝底板以下，再次開挖毛水溝后，造成拱架腳子懸空;

第四，巷道的水溝未及時施工，巷道的底板積水嚴重，巖層經水長期侵泡，造成巷道底板松軟，且拱架的腳板面積過小，拱架的腳子容易鉆地，再加上拱架和混凝土的自重作用，腳子更容易鉆地;

第五，毛水溝開挖過后，造成拱架內腳失去抵抗力，且為了趕工期，毛水溝一次開挖距離過長，導致失去抵抗力的拱架數量過多。

2.3 ?維修目標

+375m主平硐巷道是全礦井的重要巷道，主要承擔礦井出煤、運輸、人員進出、瓦斯抽采、礦井供風、供電、通訊、排水等多種任務，斷面內布設的管線纜非常多。結合礦井布局和井筒服務年限，上述功能無法調整。維修必須達到以下目標：

（1）巷道的斷面參數、中腰線必須達到原設計的要求，否則設備無法通過、皮帶無法運行;

（2）巷道的永久支護必須牢固可靠，在服務年限內，不能出現新的變形，否則影響礦井后續正常生產。

3 ?處理方案

3.1臨時處理方法

用φ15.24的錨索做臨時支護，在兩架拱架的中間施工3根錨索，位置分別在拱頂正中和兩側小圓處，錨索深入到基巖2m以上。將11#槽鋼，長1.2米，中間鉆眼，錨索穿過槽鋼中間的眼，將槽鋼固定在錨索的尾端，槽鋼必須緊托兩架拱架，錨具里面加墊托板，有效防止拱架的繼續下沉。為巷道的修復提供必須的安全保障。

3.2永久處理方案

在拱架的腳子澆筑片石混凝土墻，寬700mm，高550mm，底板一次性澆筑。巷道底板進行換填處理，巷道設計底板以下550mm全部換填處理，材料采用C15片石混凝土，水溝移至皮帶的下方，凈寬800mm，深500mm，水溝趟底300mm;順著巷道方向拱架腳用11#工字鋼穿鞋，并在巷道設計底板高度增加11#工字鋼底梁，將拱架兩邊的腳子撐起;拆除原有的噴射混凝土支護，將拱架復位，重新噴漿進行支護，混凝土強度C20，厚300mm。人行側的底板澆筑C15片石混凝土，厚350mm。

3.3施工步驟

3.3.1 先在巷道的兩個肩窩打設單體液壓支柱，支柱的頂部必須頂在巷道原有的拱架上，支柱底部必須用長枕木“穿鞋”，保證支撐力，對巷道進行臨時的加固支護;

3.3.2人工開挖清理巷道左幫腳子的淤泥、矸石，巷道輪廓線外500mm，巷道輪廓線里700mm范圍的全部清理，更更換拱架棚腿，棚腿之間用11#工字鋼采用焊接方式進行連接加固，澆筑擋墻和左幫底板;

3.3.3 左幫的混凝土擋墻和底板全部處理完畢，達到養護期后，保證強度的情況下，在按照處理左幫腳子和底板的方法，澆筑右幫的擋墻和底板，深度和寬度和左幫相同;

3.3.4 兩邊的擋墻和底板澆筑完畢后，利用梭式礦車搭建升拱操作平臺，升高拱架的工作全部在梭式礦車上完成，巷道中部的單體支柱必須搭設在梭式礦車。

升高拱架前，將巷道左幫的棚子和腿子連接牢固，并且搭設好單體支柱，拱架的左邊從單體支柱以下部分不動，利用巷道右邊和正中的三根單體支柱升高拱架。將四根單體全部搭設好后，將拱架上的混凝土及拱架背部的巖石等全部人工采清理干凈，拱架從右邊的棚腿連接處斷開，依次從巷道右邊至左邊的順序給單體支柱加壓，讓拱架緩慢上升，反復進行直至拱架升高至設計高度，拱架升高到設計高度后，右邊棚子和腿子之間加一節11#工字鋼，最后進行焊接處理。再進行噴射混凝土支護;

3.3.5整個拱架段修復完畢后，最后進行底板剩余部分的換填和水溝澆筑工作。

4 ?經驗總結

4.1 人員組織：巷道維修處理，幾乎全部依靠人力，工效低、勞動強度大，尤其是人工清理淤泥和破除拱架上的混凝土;同時安全威脅大，隨時都有可能出現拱架二次下沉，造成巷道破壞受損加重。所以在組織人員時，必須選排經驗豐富、責任心強、勞力好的員工進行施工，同時安排專人觀察拱架的變化情況，出現異常，必須立即停止施工并撤人;

4.2 拱架復位：整個修復過程中，拱架復位是最關鍵的一環，能否將拱架恢復原位，直接關系到修復效果，也是巷道維修是否成功的重要評判依據之一。在拱架上焊接一個小金屬塊，用單體液壓支柱將拱架抵回原位。在復位過程中，如果在操作不當或強行復位，都有可能導致拱架整體垮塌，造成更大的破壞，加大修復的難度和施工危險;

4.3 排水處理：主平硐為穿層巷道，通過裂隙和構造，有水導入到此段巷道內，造成巷道淋水嚴重，為了不讓巷道中的淋水順著拱架的后壁滲入到巷道的底板，必須在巷幫預埋放水孔。

4.4 充填處理：此段巷道經過兩次的施工，巷道頂部空頂嚴重，垮落高度達5m左右，巖層在淋水的長期侵泡下，極易冒落，對拱架等支護實體形成沖擊破壞。對頂部進行充填處理，可以對支護層形成一定的保護，避免垮落下來的矸石直接沖擊支護層，起到一定的緩沖保護效果。

5 ?取得效果

經過50天的施工，近60m巷道，75架支架全部修復完畢，修復后，巷道的中線、腰線、全寬、全高全部達到了設計要求，滿足了使用的要求，通過近半年時間的觀察，巷道基本無變形，維修的整體效果比較理想。

6 ?不足之處

6.1破除混凝土和清理矸石，由于受施工條件限制，全部需要人工作業，勞動強度大，工效低;

6.2充填材料應該選用密度較小，質量輕的材料，盡量減小拱架承受的重量。

（四川川煤第六工程建設有限公司 ?四川 ?成都 ? 610023）