復(fù)雜條件下大斷面錯(cuò)車場(chǎng)一次成巷施工技術(shù)

馬文斌

(同煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部， 山西 大同市 037003)

塔山煤礦為解決工作面設(shè)備穩(wěn)裝或撤退期間對(duì)礦井造成輔運(yùn)巷錯(cuò)車?yán)щy的難題，方便礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)通行通暢，經(jīng)研究決定，在二盤區(qū)輔運(yùn)巷延伸前方設(shè)置一個(gè)錯(cuò)車場(chǎng)，但是由于地質(zhì)條件復(fù)雜，因此需對(duì)大斷面錯(cuò)車場(chǎng)的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 錯(cuò)車場(chǎng)位置及圍巖地質(zhì)條件

塔山煤礦新掘錯(cuò)車場(chǎng)位于該礦二盤區(qū)輔運(yùn)大巷五聯(lián)巷前方450 m處，巷道埋深460～500 m，煤厚6.3～8.4 m，頂板一般為炭質(zhì)泥巖，高嶺質(zhì)泥巖和粉砂巖，設(shè)計(jì)沿3#～5#煤層底板掘進(jìn)，底板為高嶺質(zhì)泥巖，碎屑高嶺巖和粉砂巖。由于受火成巖侵入影響，圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煌斑巖和硅化煤交互雜亂出現(xiàn)，巖性主要為炭質(zhì)泥巖及高嶺質(zhì)泥巖等，炭質(zhì)泥巖的普氏硬度為Ⅶ-Ⅴ甲類，屬相當(dāng)軟的巖石。

2 錯(cuò)車場(chǎng)的斷面及支護(hù)

(1) 錯(cuò)車場(chǎng)斷面。目前井下巷道使用的最大規(guī)格的無(wú)軌膠輪車是55 t支架搬用車，其寬度為3700 mm，為滿足支架搬運(yùn)車與其他無(wú)軌膠輪車錯(cuò)車的要求，按照設(shè)計(jì)要求，非人行側(cè)寬度留設(shè)600 m，支架搬運(yùn)車寬3700 mm，無(wú)軌膠輪車寬2000 mm，錯(cuò)車安全距離600 mm，人行道寬度留設(shè)1100 mm。由此確定巷道斷面寬為8000 mm?？紤]為錯(cuò)車留設(shè)1500 mm的直墻，最終確定巷道高度為4750 mm。

(2) 頂板支護(hù)。錨桿桿體采用Φ22 mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，鋼號(hào)為HRB400，長(zhǎng)度為2500 mm，桿尾螺紋為M24 mm。采用樹脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支樹脂藥卷，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360。鉆孔直徑為28 mm，錨固長(zhǎng)度為1200 mm。采用140 mm×140 mm×10 mm拱型高強(qiáng)度托板。W形鋼帶的厚度為3 mm，寬度為150 mm，長(zhǎng)度為3900 mm。金屬網(wǎng)為菱形，8#鉛絲，規(guī)格為100 mm×100 mm。錨桿排間距為700 mm×700 mm，每排17根錨桿，垂直于巷道表面。錨索為單根鋼絞線，直徑為Φ17.8 mm，長(zhǎng)度為8300 mm，每排7根，排間距為1400 mm×1450 mm；采用樹脂加長(zhǎng)錨固，采用3支樹脂藥卷，一支規(guī)格為K2335，兩支規(guī)格為Z2360，錨固長(zhǎng)度為1800 mm；托板規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm。

(3) 巷幫支護(hù)。錨桿桿體采用Φ22 mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，長(zhǎng)度為2000 mm，桿尾螺紋為M24 mm。采用拱型高強(qiáng)度托板，托板規(guī)格為140 mm×140 mm×10 mm。錨桿排間距為800 mm×800 mm，每排4根錨桿；靠近底板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平線成10°；采用樹脂加長(zhǎng)錨固，采用一支樹脂藥卷，規(guī)格為Z2360。鉆孔直徑為28 mm，錨固長(zhǎng)度為1000 mm。采用8#鉛絲菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格為100 mm×100 mm。

(4) 架U29鋼棚支護(hù)。考慮到巷道跨度大，圍巖條件復(fù)雜，因此在主動(dòng)支護(hù)的基礎(chǔ)上采取架U29鋼棚的加強(qiáng)支護(hù)。

錯(cuò)車場(chǎng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 施工技術(shù)

大斷面巷道的施工方法主要有兩種方法：導(dǎo)硐—擴(kuò)刷法和一次成巷法，而目前國(guó)內(nèi)主要采用導(dǎo)硐—擴(kuò)刷法施工，巷道的二次擴(kuò)掘前后要經(jīng)歷兩次應(yīng)力重分布，支護(hù)難度大，嚴(yán)重影響工作面安全生產(chǎn)，并且需支護(hù)次巷幫，耗時(shí)耗材。采用一次成巷法的主要目的是為了減小施工時(shí)對(duì)圍巖擾動(dòng)力，分散了巷道迎頭的頂板壓力，起到提前卸壓的效果，使巷道受力較為均勻，給快速掘進(jìn)施工創(chuàng)造了良好的條件。因此該錯(cuò)車場(chǎng)采用一次成巷法進(jìn)行施工。

圖1 錯(cuò)車場(chǎng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)

施工時(shí)，綜掘采取左右邁步方式施工，考慮到圍巖較為破碎，因此施工組織方式為一掘一支，在錯(cuò)車場(chǎng)右半個(gè)斷面完成4個(gè)循環(huán)以后，退機(jī)組隨即在巷道左幫側(cè)完成對(duì)應(yīng)循環(huán)進(jìn)尺，左右錯(cuò)距最小2.1 m，最大不超過(guò)4.2 m。即錯(cuò)車場(chǎng)右側(cè)先開口1.4 m，隨即退機(jī)組移到左側(cè)掘進(jìn)2.8 m，然后右側(cè)再掘進(jìn)2.8 m，如此循環(huán)，采用“三八制”作業(yè)方式，每班14人，日進(jìn)尺2.8 m，工期需時(shí)間24 d。如果采取導(dǎo)硐—擴(kuò)刷方法，工期需34 d。

4 施工效果

大斷面錯(cuò)車場(chǎng)一次成巷施工工藝與傳統(tǒng)的導(dǎo)硐—擴(kuò)刷工藝相比較，提前工期10 d，降低勞動(dòng)力12工/d，提高掘進(jìn)工效0.45m/工*d，節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)用63571元，人工費(fèi)50000元(其中錨桿90元/套，金屬網(wǎng)2.5元/m2)。

錯(cuò)車場(chǎng)掘進(jìn)期間先后沿掘進(jìn)方向布置3個(gè)測(cè)站，測(cè)站間距10 m，每個(gè)測(cè)站設(shè)2個(gè)觀測(cè)斷面，觀測(cè)斷面間距2～3 m，巷道表面收斂采用十字布點(diǎn)法，主要觀察巷道位移情況，礦壓觀測(cè)歷時(shí)40 d，基本掌握了錯(cuò)車場(chǎng)圍巖的變形破壞規(guī)律，施工約23 d后，巷道圍巖趨于穩(wěn)定，圍巖穩(wěn)定后，兩幫移近量一般為1 mm/d，頂板下沉速度為0.1～0.5 mm/d，變形在可預(yù)見范圍之內(nèi)，支護(hù)取得了良好的效果。

5 結(jié) 論

(1) 采用大斷面一次成巷施工技術(shù)，操作方便，減少了施工工藝，提高了掘進(jìn)速度，避免了分次成巷對(duì)頂板的兩次擾動(dòng)，降低了巷道擴(kuò)掘時(shí)頂板壓力的重新分布，降低了頂板應(yīng)力顯現(xiàn)強(qiáng)度，提高巷道圍巖的穩(wěn)定性。

(2) 采用圓弧拱形斷面，提高了巷道承壓能力，拱部只有一個(gè)半徑，在有地質(zhì)構(gòu)造，地應(yīng)力較大時(shí)，拱頂有較大的支承力，不易變形開裂。

(3) 錯(cuò)車場(chǎng)加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)，明顯地改善了圍巖的受力狀態(tài)，有效地控制了圍巖變形，確保了錯(cuò)車場(chǎng)頂板的安全性，為控制巷道變形提供了有力的保障。

(4) 錯(cuò)車場(chǎng)在一次成巷技術(shù)施工時(shí)，減小了施工時(shí)巷道迎頭及后巷頂板壓力，確保了巷道的安全快速掘進(jìn)施工。

(5) 采用該工藝縮短了施工期限，降低了支護(hù)費(fèi)用，達(dá)到了安全快速掘進(jìn)，與二次擴(kuò)掘相比工期減少了10 d。

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