超前支护在斜井过破碎带的成功应用

李志刚

摘 要：副斜井在施工中需过破碎带。在工期短，安全威胁大的情况下，如何快速、安全、高效（成本低）地通过破碎带具有很大的意义。本文通过对副斜井井筒地质资料、瓦斯含量及揭煤规定等进行系统研究、科学组织、安全施工，为下一步相似井筒快速、安全、高效施工提供了科学依据。

关键词：破碎带；人工；超前支护；安全快速高效

1 工程概况

恒源煤矿位于新疆塔城托里县城东北，直线距离70km，铁厂沟镇北3km处，行政区划属托里县管辖。其中副斜井倾角18°，斜长1269m，井筒断面为直墙半圆拱形，净宽4.9m，净断面积16.7m2。根据地质资料及地勘处打钻资料显示副斜井将在斜长820m-850m过严重破碎带，为了确保安全经济快速通过此段，在井筒斜长施工至810m时采用放松动炮掘进，发现破碎段时则采用人工风镐掘进（循环进尺800mm），挖机装矸，箕斗排矸的施工工艺。

2 支护方式

1、采取打超前支护的办法进行施工，具体办法为每次人工掘进前在迎头拱顶轮廓线外100-200mm打超前撅顶锚杆（正常支护用的锚杆），要求撅顶锚杆按井筒中线上坡（5°-10°）施工，自起拱线向上间距（300—500mm）（根据现场破碎情况定为250mm间距，保证撅顶效果）。撅顶锚杆要求端头锚固，外端用8#铁丝固定最迎头的一排锚杆托梁上或打超前护顶锚杆固定。

2、井筒采用锚网梁锁棚喷支护，采用锚杆为Ф20mm×2000mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，锚杆孔深度误差为0mm～50mm，锚杆杆体应垂直巷道轮廓线，与其夹角为90°，误差为±5°，锚杆间排距800mm×800㎜，锚杆螺母外露丝帽10mm～40mm，悬挂前探梁的锚杆外露丝帽30mm～40mm，锚固剂采用CK2350型号，每根锚杆用2根此型号的锚固剂；钢性平网为6#圆钢焊接，网格100mm×100mm，网间搭茬100㎜～200mm，并且每隔200mm用14#铁丝双排双扣扎紧；Ф20mm锚杆螺母的扭矩力一次紧固为150～200N.m二次紧固为250～300N.m，Ф20mm锚杆拉拔力不小于70kN。

3、锚索规格为Φ18.9mm*9300mm，间排距为1600mm*800mm，顶板正中布置一根，两帮肩窝依次各两根，采用20#槽钢加工制作托盘，长400mm，内焊一块150mm×150mm×10mm的铁板，用3块CK2350树脂锚固剂，锚索间排距允许误差±100mm，锚索外露锁具长度150mm～250mm，锚索孔深度误差-100～0mm，锚索的预紧力为120～140kN。

4、架棚要求：

（1）U29型棚每架棚共使用5节搭接，拱部3节，墙部2节，棚腿长度2244mm，两帮肩窝碹棚长3073mm，顶部碹棚长3331mm，在棚腿，起拱、肩窝、顶板等7处采用拉条连接，拉条采用Ф20的钢筋加工，套棚时确保棚腿18°。

（2）架设下一棚前，必须对上一棚帮顶用水泥背板接实，水泥背板规格为1200mm*100mm*50mm。

（3）架棚时严格按中腰线进行架棚施工。

（4）棚腿柱窝深度200mm，且必须栽到实底，围岩松软破碎时要穿鞋，其规格不小于300×300×120mm。

（5）套第一架棚时必须固定牢靠，每隔一架棚在棚腿处各打一组锚杆加固。

（6）架设U型棚后，喷射C20混凝土，全喷厚约340mm。

（7）棚与棚中到中距离800mm；允许误差±50mm。U型棚搭接长度500mm，允许误差±30mm；每架棚的节与节之间用2道U型卡栏加固，卡栏扭矩力不小于150N.m，卡栏间距400mm，允许误差±20mm；支架水平允许误差不大于40mm，支架扭距允许误差不大于80mm，棚腿要求明暗一致。

（8）套棚结束后，巷道净宽*净高=4900*3950mm。

（9）架棚时如若经过躲避硐室，则先将正中棚梁固定好，然后安装肩窝棚梁，并打一组锚杆将躲避硐室上口的肩窝棚梁进行固定。

（10）架棚支护顶、帮应严实有劲，棚间构件应齐全有效，直线布置，位置准确，严禁空顶空帮，棚梁、腿结合要严密，不张口、喝风。

4、喷浆厚度300mm，挂网安装锚杆前喷射混凝土可分2次进行，第一次初喷50～60mm，第二次喷140～150 mm，二次总厚度不小110～130mm，两次间隔不小于15分钟，第二次喷后半小时左右再打锚杆挂网，保证网外厚度20～40mm，第三次复喷必须将扶棚巷道棚与棚间喷平。喷浆成巷后巷道表面平整。喷浆材料选用P.o42.5普通硅酸盐水泥，中粗河砂及Ф5～10碎石，水采用防尘水，砼配合比为水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比为：0.40左右，喷浆机选用转Ⅶ式，喷射砼强度为C20。

3 临时支护

1、临时支护用吊环式撅顶道、带初撑力的安全点柱等。

（1）临时支护技术要求：现场配备带初撑力的安全点柱，其初撑力不小于10kN，主副件的支撑强度不低于20 kN。吊环使用的螺母厚不小于25mm，安装时必须上满丝，螺母不得加封板，且必须穿透吊环环状钢箍体，钢箍体满焊而成，确保焊接质量；穿吊环承重的销子直径不得小于16mm。撅顶道长不小于3m，用新2寸钢管制作或者11#工字钢加工。使用安全点柱时，须戴木帽。

（2）现场配备带初撑力的安全点柱5根（包括2根备用）；吊环式撅顶道3根，备用2根。用于作带帽点柱的木料不少于6块（规格：1000mm×100mm×80mm），用于撅顶道上方接顶的备用料不少于8根规格为1200mm×100mm×80mm木料；迎头要配备足够的木楔。迎头备有两根不少于2.5m长一头有尖的金属材料制成的长把工具，并要求满足巷道高度要求。同时配备相应规格的登高作业梯子或脚手架，保证作业时人员可触及巷道的顶板。要求完好，不得有变形，失稳现象。

2、顶板较难留置时，采用超前钢筋做临时支护，超前钢筋选用Φ22mm长度不小于3000mm螺纹钢，可以根据围岩情况适当调整间距，但不超过300mm的间距沿巷道拱部轮廓线外50～100mm位置布置。

4 成果

预计工期：在斜长810m处形成注浆系统进行严重破碎带自815m处注浆需要每次注浆加固段为10m预留5m（即815m-825m，820m-830m，825m-835m；830m-840m；835m-845m；840m-850m；845m-855m）每循环注浆及凝固为4天，掘进循环进尺为2.5m/天。自准备至施工完成为42天；

实际工期：2.5m/天，计施工期为16天；

节省工期26天。

5 总结

本次恒源副斜井井筒能够实现安全快速高效过破碎带，主要有下列方面的保证：

1）领导高度重视

恒源煤矿领导、江苏矿业建井处领导、新疆煤炭北疆分局领导对这次过破碎带的高度重视，并对此次破碎带施工安全快速高效的要求。

2）精心组织，科学调度

矿总工程师多次组织通风队、通风科、地测科、矿建科、勘探处钻机队、江苏矿业公司专家召开相关专题会议，研究和布置各个单位任务，精心规划各个工序之间的衔接，实现多工序的平行作业，赢得时间，节省工期。

4）安全与防护设施齐全，措施到位

矿有关部门对副斜井过破碎带的安全设施进行了严格的检查，对安全与防护措施严格审批，这些是实现安全快速高效施工破碎带的有力技术保障。

6 高效通过破碎带法推广应用前景

综上所述：高效通过破碎带在斜井施工中，只要准确掌握地质资料及涌水量等相关参数的测定工作，科学组织施工，做好安全防护措施，快速、安全、高效的施工破碎带具有广阔的前景，特别在缩短工期方面具有重要的意义。