巷道掘进过老空注浆充填区施工方法及支护探讨

2021-08-02白伟伟

煤 2021年8期

白伟伟

(山西煤炭运销集团长治有限公司，山西长治 047100)

荆宝煤业三采区回风巷在掘进过程中遇到一老空区，老空为跨度×净长×净高=15 m×10 m×5.6 m，体积约750 m3，通过对老空进行注浆充填加固(见图1)，实际注浆约167.3 t。并对注浆充填效果进行了验证，使用锚杆机向上钻探注浆材料，注浆材料已接顶，使用手持式风动钻机钻探左右两帮各钻探10 m均为注浆充填材料。但是，如何确保巷道掘进过老空期间的安全作业，就成了下一步工作的难点。

图1 三采区回风巷过3号老空位置平面示意

1 施工方法

由于老空已经进行注浆充填，过老空期间，按照揭露老空方式进行管理，即要短探验证，钻孔深度必须超过5 m，钻孔有水及有毒有害气体涌出时，进行疏放，钻孔疏放干净无水涌出、瓦斯排放干净后，确认安全的前提下，方可继续向前掘进。

过老空期间永久支护采用单一梯形工字钢棚支护，过老空后5 m，永久支护采用锚网索+梯形工字钢棚复合支护。临时支护打设超前锚杆配合使用金属前探梁，两帮存在注浆材料破碎、未凝结成块、片帮等情况时，要及时打设逼帮柱进行护帮[1]。

1) 向前掘进时，必须进行探放水作业，当前方存在积水、积气、注浆料未凝固、填充不实时，必须停止掘进，及时砌筑注浆砖墙，重新打设注浆钻孔进行注浆加固。

2) 在过空期间，每掘进2 m，使用锚杆机向上钻探探明接顶情况，以及使用手持式风动钻机探明左右两帮注浆情况，当注浆材料不接顶或两帮注浆材料厚度小于10 m时，停止掘进，重新打钻孔进行注浆加固至直接顶。当注浆材料顶板不稳定存在垮落风险时，必须停止掘进，重新打钻孔进行注浆加固，待注浆材料稳定凝固后，在掘进前先进行探放水作业[2]。

3) 搭设可靠的脚手架操作平台，施工人员必须佩戴安全带，为防止因操作不当工钢棚不慎掉落，安全带佩戴太近躲闪不开砸伤施工人员，安全带的固定必须滞后迎头工钢棚支护三架。施工人员必须穿戴公司统一的铁头雨鞋、专用劳保手套[3]。

4) 过老空期间，梯形工字钢棚支护棚距为500 mm，截割后，架棚作业前，注浆顶板破碎垮落超过巷道过空期间设计高度时，架棚时必须进行绞顶，架棚前，首先铺设金属网接顶和接帮，金属网规格：网孔规格50 mm×50 mm，顶金属网长4 200 mm，宽1 100 mm，两帮金属长3 600 mm，宽1 100 mm,相邻的两片金属网重合搭接宽度50 mm，同一循环内顶网与帮网重合搭接宽度50 mm，相邻金属网搭接时均采用16号铁丝联接，孔孔相连，双丝三扣，梳理成辫。

5) 安装棚腿时，必须调整好棚腿扎角，棚腿必须放在实底上。否则，必须“穿鞋”，确保工钢棚支撑有力。立棚腿时，必须至少安排2人同时将棚腿扶稳，防止倾倒伤人。架第一架工字钢棚时，必须在棚腿两侧打设固定锚杆将棚腿固定牢固，安装其他棚腿时，必须先使用拉杆将棚腿临时固定。

6) 安装棚梁时，必须先合一头后再合另一头。安装棚梁期间严禁任何人员在下方行走、逗留。将棚梁两端合口后，先使用拉杆将棚梁连接固定，根据巷道中线调整工钢棚扭斜度。在工字钢梯形棚棚梁的两端与煤帮之间空隙处插入木楔背紧、刹牢，将工字钢梯形棚整体固定。检查架设质量符合要求后，及时使用木板将工钢棚与顶帮之间空隙背紧背牢，背板之间的缝隙使用木楔刹紧背牢。

7) 架棚作业必须由外向里逐架架设，工钢棚之间必须上齐拉杆，接实顶帮，每完成一架验收合格后，再架设下一架工字钢棚。

8) 安全通过3号老空30 m后，对工钢棚支护段进行喷浆。

2 临时支护

过老空期间，采用打设超前锚杆配合使用金属前探梁作为顶板临时支护方式，两帮打设逼帮柱进行护帮。

2.1 打设超前锚杆临时支护方式

过老空期间，为了确保安全，打设超前锚杆进行顶板管理。锚杆的末端必须打设在稳定的注浆顶板中，确保超前锚杆末端支撑点稳定。架棚时，将锚杆的外露端置于梯形工字钢棚的棚梁上，确保接顶严实，防止棚梁之间空隙处局部漏顶。支护相关参数，见图2。

图2 三采区回风巷过老空超前锚杆支护示意(mm)

2.2 金属前探梁临时支护布置形式

在掘进工作面迎头处的顶板上安装3根金属前探梁，前探梁末端距迎头的距离不得超过200 mm。

前探梁安装到位后，将其末端焊制的防滑铁链挂在顶金属网上，防止前探梁下滑伤人，防滑铁链长度不小于0.5 m。最后在前探梁托起的金属网下方至少均匀布置4块长木板护顶，木板采用长×宽×厚=1 200 mm×200 mm×50 mm优质木板，在木板与前探梁之间的空隙使用木楔背紧，使木板接顶严实(木板或方木不得影响工钢梁安装位置)。移动前探梁期间班组长必须在现场监护作业，临时支护安装完毕后，人员站在临时支护下按排距要求调整好工钢梁。

2.3 逼帮柱临时支护方式

打设在当前循环顶板下方，两帮各布置1根逼帮柱，距离巷道两帮200 mm。木点柱采用长度不小于3.6 m且直径不小于160 mm的优质松木，柱帽规格：长×宽×厚=500 mm×250 mm×150 mm，柱帽长边垂直于巷道掘进方向布置，柱窝深度不小于200 mm，要打在坚硬的底板上，最后采用尼龙绳将逼帮柱上端固定在工钢棚梁上，防止发生倾斜歪倒伤人，见图3。

图3 三采区回风巷过老空金属前探梁临时支护示意(mm)

3 过空后5 m永久支护

通过老空后5 m范围内，永久支护采用锚网索(见图4)+工字钢梯形棚复合支护，工字钢梯形棚支护与上文一致。

图4 三采区回风巷锚网永久支护(mm)

3.1 顶板支护

顶锚杆采用D20 mm×2 400 mm的左旋无纵筋螺纹钢，配合高强度锚杆螺母、高强度托板调心球形垫、减摩垫圈，120 mm×120 mm×10 mm高强度托盘，锚固剂采用1支MSK2335和1支MSZ2360型树脂药卷。布置方式为间排距900 mm×1 000 mm，锚杆向外倾斜15°布置，距两侧煤帮200 mm。钢筋梯规格由D14 mm圆钢焊接，钢筋梯宽80 mm，根据顶板宽度进行裁截。金属网由10号铁丝制成，网孔规格50 mm×50 mm，网片长4 200 mm，宽1 100 mm。

锚索采用D18.9 mm×7 m的钢绞线，每排布置2根，排排打设，间距2 000 mm×1 000 mm；配套300 mm×300 mm×14 mm托盘及配套锁具，托盘承载能力为353 kN。每孔采用1支MSK2335和2支MSZ2360树脂药卷锚固。打设的锚索必须用双股10号铁丝捆绑成十字形将锚索吊挂在金属网上，把锁具及托盘捆绑在铁丝范围内，防止顶板来压崩断锚索伤人及损坏设备。

3.2 两帮支护

锚杆采用D20 mm×2 000 mm左旋无纵筋螺纹钢，间排距800 mm×1 000 mm，两帮上部锚杆距顶板200 mm，帮下部锚杆距底板200 mm；配合高强度锚杆螺母、高强度托板调心球形垫、减摩垫圈，120 mm×120 mm×10 mm高强度托盘。锚固剂采用1支MSK2335和1支MSZ2360型树脂药卷。钢筋梯由D14 mm圆钢焊接，宽80 mm，长3 500 mm。金属网网孔规格50 mm×50 mm，网片规格3 600 mm×1 100 mm，由10号铁丝制成。