顺槽巷道地坪快速施工技术探析

2021-11-22王建辉王树明

陕西煤炭 2021年6期

王磊，王建辉，王树明

(陕西彬长文家坡矿业有限公司，陕西彬州 713500)

0 引言

文家坡矿井首采盘区41盘区巷道埋深约750 m，由于受相邻火石咀煤矿采空区及小灵台背斜构造影响，矿压较大，底鼓严重，并且采面回风顺槽受采动影响，矿压显现更加明显，巷道底鼓极为严重，底鼓破坏后混凝土地坪极难处理，严重影响井下的安全生产及巷道使用。为了解决混凝土地坪底鼓破坏后难处理的问题，文家坡煤矿经过优化设计取消了顺槽巷道混凝土地坪，根据井下实际情况先后采取了灰土结石地坪、钢板地坪，均取得了较好的使用效果和经济效益。

1 工程概况

陕西彬长文家坡矿业公司矿井井田面积79.69 km2，井田资源量7.29亿t，设计可采储量3.47亿t，核定生产能力400万t/a，服务年限61.2 a，属于弱冲击地压矿井。采煤工作面采用两巷布置，即回风顺槽、运输顺槽，其中回风顺槽靠近采空区，回风顺槽设计地坪为混凝土地坪，用于工作面安装及日常运输车辆通行。

2 灰土结石地坪

灰土结石地坪又称三合土地坪，是利用黄土、石子、生石灰经过一定比例混合加水碾压成型的一种地坪，其特点是施工简单、快捷、费用低廉，但缺点是遇水会失去强度。

文家坡煤矿4103、4104工作面回风顺槽顶板淋水及底板出水点较少，现场条件适合使用灰土结石地坪。但文家坡煤矿支架和支架搬运车总重量达78 t，灰土结石地坪强度是否满足安装运输要求，安装结束后地坪是否还能维持使用成为摆在面前的技术难题。为此文家坡煤矿认真研究、积极论证，一是通过改变黄土、石子、生石灰三者的配合比，提高现场碾压次数以提高灰土结石地坪承载强度；二是针对巷道底板渗水区段采取施工混凝土地坪的方式进行过渡；三是针对巷道顶板淋水区段采取斜挂导水棚方式进行集水引流；四是针对水管跑冒滴漏现象采取定期巡查的方式加以消除；五是针对个别区段灰土结石地坪遇水湿滑现象，采取铺撒生石灰加米石的方式进行水分吸收和增大摩擦力；六是为防止后期使用过程中巷道积水对地坪的破坏，施工过程中，将地坪铺设成左高右低、高差100 mm，以便巷道水及时流到低处的水沟内；七是巡查时发现地坪出现干裂现象，及时洒水进行养护。经过充分论证及地面碾压试验后，先后在4103、4104工作面施工了灰土结石地坪，灰土结石地坪厚度200 mm。

2.1 施工工艺

灰土结石地坪配合比(干密度)为石灰∶黄土∶石子=10∶49∶40，材料选用：①石灰——选用石灰等级为Ⅲ级的生石灰，现场制成新鲜的消石灰；②粗骨料——石子选用粒径为10～30 mm碎石，含泥量≤2%；③黄土——当地黄土，含水率13%～17%，颗粒≤5 mm，有机物含量不大于5%。按照配合比采用WBC400水稳拌合机地面拌和后，用无轨胶轮车运输至施工地点。

灰土结石地坪施工前将浮渣清理干净，并用22 t压路机对巷道底板进行碾压。巷道水沟侧留设宽300 mm不铺设灰土结石，铺设形成斜面作为巷道水沟。

灰土结石地坪施工：灰土结石地坪分2层进行，第1层灰土结石由人工配合五零挖掘机摊铺灰土结石混合料，虚铺厚度200 mm、压实，第1层灰土结石施工完成超过100 m后立即施工第2层灰土结石，虚铺厚度150 mm、压实；在施工第2层前，先在已完成的第1层灰土结石表面人工均匀撒一层10～30 mm碎石并用6 t压路机静压一遍，以增强2层之间的粘结强度。

碾压工艺：用6 t双钢轮压路机先静压2遍，再振动碾压2遍；然后用22 t压路机静压至无明显轮迹为止。碾压顺序先两边后中间、轮迹重合不得小于1/3。

2.2 地坪日常维护

为了保持灰土结石地坪的持久使用，有效保证工作面回采期间行人、行车安全通畅，需要加强日常维护。

防护：主要防范管路跑冒滴漏、导水棚损坏漏水、局部底板渗水。要求每班巡视回顺巷道，发现以上问题及时汇报并进行处理，并将地坪上积水用扫帚扫除，以防浸泡损坏。

养护：正常情况下，灰土结石地坪每天要进行一次轻微洒水以保持湿度防止干裂损坏(地面使用)，但鉴于井下特别是回风顺槽巷道空气湿度较大，正常情况下空气湿度能够满足灰土结石地坪水分需要，无需另行洒水。但发现地坪出现干裂现象，还需洒水进行养护。要求每天巡视回顺巷道，发现地坪出现干裂迹象及时轻微洒水，以地坪不积水为原则。

修护：灰土结石地坪出现以下几种形式破坏时，可采用下述方法进行修护。①遇水表皮湿滑——用生石灰和米石以1∶2的比例充分搅拌混合进行铺撒，厚度不超过3 mm即可。②遇水深度泥化——用铁锹彻底剥除粘泥，然后铺垫混凝土混合干料，踩平踩实即可。③边缘长度塌陷——巷道边缘地坪因底层浸水软化，再遇车轮碾压出现塌陷且距离较长时，可采取铺垫灰土结石、混凝土混合干料等措施处理即可。④巷道底鼓开裂——巷道中间出现底鼓影响行车安全时，可将中间鼓包削平，再向开裂缝隙中灌入水泥灰，防止来水浸入破坏地坪。

2.3 效果分析

灰土结石地坪在文家坡煤矿已施工2个工作面，即4103、4104工作面，其中4103工作面已回采并回撤完毕、4104工作面正在回采中。灰土结石地坪与混凝土地坪施工情况及费用对比分析见表1。

表1 灰土结石地坪与混凝土地坪对比

根据使用经验：施工2 500 m灰土结石地坪，一般用时20～25 d，最快施工速度达200 m/d；工作面支架安装完毕，灰土结石地坪仅出现不足5 mm车痕，除此之外，无其他形式破坏，地坪基本完好无损，使用效果远远超出预期，后期按照措施维护，能保证正常通车。

3 钢板地坪

文家坡煤矿4105备采工作面顺槽顶板淋水、底板出水较多，不适合施工灰土结石地坪；并且巷道局部底鼓严重地段平均底鼓50～100 mm/d，如施工混凝土地坪，一是巷道底鼓后混凝土地坪破除困难，二是混凝土地坪施工太慢，影响采面正常接续。

为确保接续工作面按期顺利安装，同时解决地坪底鼓破坏后难处理的问题，对标学习山东能源新巨龙能源有限公司钢板地坪使用经验，并对钢板地坪井下使用条件及安全可靠性进行研究论证，决定对4105工作面地坪进行优化，取消混凝土地坪，改为铺设施工速度更快的钢板地坪，局部积水区段施工混凝土地坪。

3.1 施工工艺

钢板地坪使用规格为2 m×1 m花纹钢板拼接而成，钢板长边沿巷道横向铺设2块，横向钢板间距200 mm(铺设后用煤矸石填平)，钢板短边沿巷道铺设、通过销子进行无缝连接。钢板距煤墙400 mm(铺设后用煤矸石填平)、距煤柱侧700 mm(留有水沟等)。

钢板制作：钢板地坪钢板采用10号工字钢焊接作骨架，上敷花纹钢板，钢板表面设防滑条，采用焊接工艺，钢板规格为2 m×1 m，单块重量约325 kg，框架底座的前后侧设有销耳，采用规格为φ28 mm×100 mm的圆钢销连接。具体加工形式如下：①单面覆盖厚度10 mm、长度2 m、宽度1 m的花纹钢板，材质为Q235。②框架选用10号工字钢，形成长度2 m、宽度1 m的框架，框架中平均分布横向2组、纵向5组，相同工字钢间距采用对称分布。③钢板前后分别焊接厚度为20 mm的耳子，耳子为插接后穿销子连接件，耳子上开φ32 mm的孔，用于插销子固定，其中长边的钢板需伸出1 600 mm×32 mm(长×宽)的护板，作用于搭接钢板时减小钢板间的接缝。④钢板覆盖面上斜向“V”型焊防滑条，采用φ10 mm的钢筋，钢筋底部与覆盖面焊接，要求接触面全部焊接，防滑条与钢板长边夹角45°。⑤钢板之间连接必须使用φ28 mm×100 mm的圆销两侧加垫圈，两侧插φ4 mm的开口销固定。

钢板地坪铺设：①巷道修整——铺设钢板前使用挖机、风镐或手镐破除底板鼓包并将凹坑垫平，将破除的煤矸及时运走，平整路面，顺平巷道底板，确保巷道高度符合设计要求。②水沟处理——巷道平整路面的同时对煤柱侧水沟进行二次开挖清理，保证水沟底板成一张坡。③铺设钢板采用边下放、边铺设，由巷口开始由外向里逐步铺设，钢板直接铺设在底板上，必须保证车辆运行过程中无晃动现象，出现局部晃动时使用沙石料进行填平校正。④钢板铺设完成后，确保前后铺设钢板路面平齐，对出现不齐、不平处使用移溜器或干料回填等方法进行调平调齐，钢板铺完后行车时，钢板不能有晃动及碰撞声音。⑤钢板在有坡度底板上铺设时，必须每隔30 m打设一组地锚，地锚必须采用螺纹锚杆固定，锚杆外露不得超过钢板上平面。

3.2 钢板地坪日常管理

采面超前压力影响回顺超前200 m范围，待4105工作面设备安装完成，回顺超前单体施工前，对回顺超前200 m范围所铺设的钢板进行拆除回收。工作面推釆期间，每天8点班对钢板进行回收，最后一块钢板距超前200 m单体外端不超过10 m，回收时将连接销一并穿到钢板上带齐卡销，不得遗失。回收的钢板在地面进行除锈刷漆处理，并统一存放。工作面回采期间，安排专人对所铺设钢板进行巡视，局部底鼓导致钢板倾斜时立即安排人员拆掉连接销，对底板进行起底处理后，重新铺设钢板、安装连接销。

日常维护标准如下：①不得出现钢板下沉、异响、晃动现象。②前后钢板必须使用销轴、插销连接固定牢固。③左右钢板中缝宽度一致。横向及纵向相邻钢板高低错差小于20 mm。④钢板质量完好，无弯曲变形、防滑条无开焊现象。⑤更换铺设钢板要先以一侧为主，再插接另一侧，钢板之间连接必须使用φ28 mm×100 mm的圆销两侧加垫圈，两侧插φ4 mm的开口销固定。⑥当巷道底鼓导致钢板横向坡度大于6°时，安排专人对底鼓段起底、维护，底板整平到位后进行铺设钢板。⑦若路面低洼处不能得到及时有效处理，钢板长期使用于低洼不平路面，经胶轮车长期碾压导致钢板变形，钢板沿长边变形尺寸大于100 mm，必须及时对钢板进行更换。

3.3 效果分析

文家坡煤矿4105接续工作面钢板地坪已铺设完毕，铺设2 500 m钢板地坪用时20 d，最快施工速度达200 m/d。

钢板地坪第1次投资较大，且需要提前半年加工制作钢板，每块钢板地坪费用为3 950元，每米钢板地坪费用为7 900元，但后期钢板地坪能回收复用，升井修复后再铺设到下一个采面，预计可以服务10个采面地坪，服务10个工作面后平均成本为790元/m，可以极大地节约成本费用。钢板地坪与混凝土地坪施工情况及费用对比分析见表2。