矿井巷道复修方案及其施工

2016-02-02孙学东

中国煤炭工业 2016年3期

文/孙学东

矿井巷道复修方案及其施工

文/孙学东

一般而言，巷道开挖后，巷道周围岩体中的原有力学静态平衡被打破，产生应力重分布，由此引起巷道围岩体变形。尤其是随着矿井开采深度的不断增加，矿山压力显现越来越明显，加剧了矿井巷道变形速度，巷道复修成为超前支护的预案工程。汪庄矿是原兴隆矿务局旗下的一座国有地方煤矿，现为承德隆泰矿业有限公司，井田地质构造极为复杂，随着开采的深入,巷道变形严重。汪庄矿通过理论分析、实地考察，建立巷道复修施工方案，推广使用锚网、锚索、喷浆联合支护的施工工艺，实现了超前支护、主动支护，降低了材料消耗和人工消耗。同时，避免了再次返修，提高了巷道复修后的安全系数，确保了安全生产，提高了经济效益。本文对隆泰矿业公司巷道复修方案及其施工进行了阐述。

一、巷修工程基本概况

汪庄矿自建矿投产以来，早期由于采掘区工作面相对较少，危岩压力并不明显，矿井巷道维护维修工程量相对较小，这一阶段，属于巷道复修的初始阶段。伴随着矿井开拓掘进的延伸与速度加快，矿井采空区不断垮落，以及受地表不断下沉的影响，井下巷道围岩压力不断加大，受地质环境、矿井布置深度、巷道地压、采动和支护时间过久等诸多不确定因素的影响，巷道变形情况严重，出现了诸如离层、冒顶、片帮、两帮移近、底板隆起，以及支护失效等情况。特别是其中部分失修巷道还担负着矿井通风、人员运输和井下人员逃生等功能，如1＃皮带下山，运输大巷，车场，北翼通风上山等，导致每年大部分开掘队伍投入到整修工作中，进而严重影响进尺和采掘衔接，成为制约矿井实现安全生产的“瓶颈”。

为了解决这一难题，汪庄矿技术科通过理论分析、实地考察，研究巷道复修施工方案，大胆尝试锚网、锚索、喷浆联合支护的施工工艺，取得明显效果，确保了安全生产顺利进行。

二、巷道复修施工工艺

1.确定施工方案

由技术科、地质科、安检科专业技术人员组成一支专业普查队伍，定期对井下所有巷道进行检查和数据分析，针对巷道的不同支护方式，服务年限和现状，确定巷道复修施工方案。对于原来使用寿命较长的永久性砌碹巷道复修时，基本改为挂网锚喷或架 “U”型棚支护，并安排技术人员和施工队伍进行复修。

组建专业精干的开掘队伍进行巷道复修，选用至少具有5年以上采掘工作经验的老职工配足巷修队伍，并由专业强、技术精的职工担任区队管理人员，定期针对不同工程进行专业培训和专业考核。

2.采取差异性施工措施

以1＃皮带下山复修，北翼通风上山巷道复修为例，分别介绍巷道变形防治措施。

1＃皮带下山。原巷道沿煤层顶板掘进，锚喷支护，受1＃下山采区的影响，巷道顶板和两帮喷层开裂，局部掉顶、片帮、断面缩小，同时。1＃皮带下山服务期限较长，故在施工中采取以下改善措施：

①根据锚杆支护原理，即加固拱、悬吊原理、组合支护等，加强锚杆锚索支护强度，以克服较大的地应力，下山修复顶板采用打锚索加强支护。锚索长度为5.25m，直径为15.24mm，每一排两根，配长度为2.4m的专用槽钢，与巷道横向布置，间排距2400×2400mm。

②为防止喷层开裂，复喷滞后，以使地应力充分释放。

③在断层等地质构造带，采取减小循环进度、采取超前支护、缩小锚杆锚索排距等支护措施。

④适当放大岩体开挖尺寸，以折抵变形对断面的影响。

⑤底鼓严重处卧底布置底角锚杆，阻止两帮应力向巷道底板转移。

北翼通风上山巷道。由于该处地应力较大，巷道顶帮变形严重，喷浆层开裂，大面积脱落，巷道底鼓，为防止巷道继续变形，对此采取复修加固措施：

①巷道顶打Φ20mm×2000mm的左螺纹树脂锚杆锚网，间排距为850×850mm，沿巷道走向均匀布置三排M钢带梁配合锚索加固支护，钢带梁首尾相连，形成桁架，钢带梁长度3.6m，锚索眼距1.6m，锚索长度7.25m，直径17.8mm。由于锚索配W钢带梁与锚杆联合支护，大幅增加了支护强度，改善了巷道围岩的抗变形能力。

②巷帮喷浆层开裂处，采用风镐挖刷，刷够一排及时加以锚网支护，连续刷帮处巷道肩窝打锚索配合M钢带加固。

③巷道底鼓变形处采用风镐支护卧底，保证架空乘人装置运行时不刮蹭底板，卧底后巷帮底角必须锚固。

④根据以往经验，如喷浆太厚，在巷道来压时喷浆容易开裂和脱落，且掉落下来的喷浆块太大，给行人安全带来隐患，为此，北翼通风上山巷道复修时喷浆厚度规定为以覆盖住网片为准。

3.锚网、锚索、喷浆联合支护的优点和存在的问题

锚网、锚索、喷浆联合支护能充分利用围岩自身强度形成主动支护，用它进行巷道维护能主动进行预应力支护，避免了围岩进一步松动破坏而形成新的应力中区。采用这种支护方式开帮、挑顶的工作量小，排矸量少，工人劳动强度低，人工消耗少，维护成本大幅度降低。

支护后可以直接利用自然平衡拱原理锚固外部围岩，安全系数大，有利于安全施工并提高维修后巷道使用的安全性，巷道在复修过程中，不受断面宽度和高度限制。可将所有悬矸凿净，施工安全且施工进度快。

但是，由于修复巷道围岩裂隙多，岩体较破碎，施工时也容易出现钻眼时易夹持钻杆、钻孔时易堵塞、支护密度不均，以及由于锚杆孔变形，孔壁有裂缝后易形成树脂锚固剂插入途中卡住，影响锚固强度等问题。

4.施工工艺和注意事项

顶部锚杆采用MQT-120风动锚杆机钻眼，安装。其余锚杆用YT-28风钻打眼，风煤钻安装后，须用风炮逐根加固。施工具体程序如下：

①采用专用2m以上的长钎子进行敲帮、问顶，找顶人员一人站在上方避开掉矸石可能滚动的方向，另一人位于安全地点观察帮顶动向，找到危岩活石。

②将巷道扩至设计断面，并在临时支护掩护下锚网、打眼、安装锚杆，根据施工措施是否要求增加一道锚索，经验收合格后，最后喷浆，达到施工设计要求。

施工时，施工人员必须认真找出松散破碎岩石，防止松动岩石受凿岩震动，冒顶伤人。且需要露出完整岩体，避免出现堵锚杆孔、卡锚固剂、卡钎子等现象。锚杆要按设计的间排距安装，且每根都要上紧螺母，使托板、金属网紧贴岩面，锚杆与巷道岩面角度≤150。喷浆厚度，材料配比，喷后养护时间都应该按施工设计要求及规定执行。此外，建议推广使用全长锚固或加长锚固，这项技术适用于反复来压巷道，可提高巷帮整体强度。