四台矿回风立井过采空巷方案

雷忠青

同煤集团设计研究有限责任公司,山西 大同 037003

1 工程概况

四台矿隶属于大同煤矿集团有限责任公司，由于侏罗系资源即将枯竭，矿井正在进行石炭系延深，新掘回风立井井筒净直径7m，井深419m，其中锁口段12m，为双层钢筋混凝土井壁，壁厚800mm，砼标号C30。基岩段407m，单层素砼井壁，壁厚450mm，砼标号C40。井筒周围采空严重，2012年9月11日，井筒施工过程中与12-1号层采空区贯通，井筒西南部方位角200°和北部11°区域有采巷道，据调查了解，为小窑采空区。由于采空巷道年久失修，且没有支护，巷道片帮后净宽达9m，最宽地区达到9.75m，净高达3.3m。为了保证井筒及矿井的安全，必须对对采空区进行合理的处理。

2 采空区处理方案

目前井筒穿采空区治理方法主要为注浆充填法，注浆方法大致分两种：地面预注浆法和工作面注浆。地面注浆法主要特点为：工艺简单，适用范围广，投资大，不确定因素多，效果难以保证；工作面注浆法，施工难度大，施工风险大，投资相对较小，工程效果较好。

本次设计由于井筒已与采空区贯通，且采空区基本情况已排查清楚，所以适合在工作面直接对采空区处理处理。

分析决定对12-1#煤层采空区进行密闭封堵加注浆封堵，密闭处理范围为井壁后30m范围，注浆封堵范围为井壁后20m范围，依据现场情况，分三个阶段进行采空处理，首相进行施工准备，其次进行采空区注浆封堵，最后进行井壁加强支护。

图1 采空区处理方案布置图

3 采空区处理具体方法

3.1 施工准备阶段

首先对采空区进行通风，检测无有害气体后，在采空巷道离井壁30m处的6个地点制作6道简易临时密闭墙，防止新鲜空气进入采空区，造成采空区煤层自燃，引发火灾，形成相对安全的工作空间。之后对采空区30m范围由外向里进行支护，支护方式为锚网喷与锚索联合支护，打锚杆前应先敲掉危岩，再用4根单体液压支柱超前3m支护顶部，4根点柱随打随向前移动，支撑力一定要达到最大，必须要整平支柱底部，确保后路畅通，安排专人观察支柱变化情况，防止支护意外倒落伤人情况出现。

对采空区施工过程中同时对井壁东部扇形采空不明区域进行钻探，探眼深度为30m。井筒东部扇形区域内弧长为9m，因而眼底距弧长为69m，为满足钻探精度，眼底距要小于3m，因而布置23个探孔，由于探孔过多，井筒内部采用3层布眼，每层眼相距400mm。

3.2 采空区注浆封堵

当巷道支护完成后，开始制作密闭墙，密闭墙位置为井壁后20m处，密闭墙先采用1000mm砖墙砌筑，再在中间放入11#矿用工字钢。砖墙中间的矿用工字钢按600mm一道间距排列，并浇注混凝土，密闭墙总厚度为2500mm，两边1000mm砖墙，中间500mm混凝土。砌筑密闭墙时，应在巷道四周密闭墙位置开挖基础槽（帮0.5m，顶0.3m，底0.2m）。

当密闭墙施工完成后，要对密闭至井壁20m采空区段进行喷浆封堵。根据以往经验，注浆封堵时，巷道顶部往往会留有空隙，形成井壁与采空区的联通通道，在回风立井高负压通风时形成采空区漏风，发生采空区自燃着火，威胁矿井安全。所以本次设计封堵采空区完全采用喷浆方式，由密闭位置层层喷浆，直至井壁位置。喷浆封堵时，应先清理干净巷道内的浮矸，喷浆前要用高压风水冲洗受喷面，保证喷体与受喷面结合严密。喷射手控制好水灰比，以喷出料不发白、不流淌、表面有光泽为宜。喷射砼操作由2人进行，喷射手要掌握好喷射角度和喷射距离，保证喷枪口距受喷面为0.8m～1.0m，喷嘴力求垂直岩面，当复喷间隔大于2h时，应采用高压风水冲洗受喷面，保证喷体与受喷面结合严密。

3.3 井壁加强支护

当井壁至20m段采空区封堵完成后，从采空区底板往下5m顶板往上4.4m段井壁进行双层钢筋混凝土支护，支护高度为12.7m，钢筋采用Φ22钢筋，间排距均为300×300mm，钢筋搭接采用22mm直螺纹套筒连接，环筋搭接长度为35D；砼厚1000mm，标号C40。

由于掘进到采空区底板下5m高造成井筒整体高度过高，应对井壁进行锚网喷支护，锚杆采用Φ22mm×L2200mm树脂锚杆，锚杆间排距800×800mm；托盘为150×150×10mm；挂网采用Φ6.0mm钢筋网，网格100×100mm，规格1000×2000mm，网与网之间搭接长度为100mm，搭接间用12″铁丝绑扎；喷浆厚度为150mm。

4 工程效果

本次工程历时15天，工程完成质量较好，目前井筒整体工程已完工，通过观察，井筒井壁结构完整，过采空区段未出现漏风漏水情况，井筒未发现变形等异常现象，实践证明本次设计的过采空区方案合理，可靠，完全满足矿井安全建设要求。