立井井筒揭煤措施金屬骨架施工的改進(jìn)

牛充山

【摘 要】 立井井筒穿過具有突出危險(xiǎn)性的煤層時(shí)要特別注重區(qū)域防突措施和局部防突措施的質(zhì)量，防突措施并檢驗(yàn)有效后須采取防止突出的加固措施。本文通過對(duì)防突加固措施施工的比較分析，得出了特制的鉆桿的金屬骨架施工方法具有較快的施工速度和良好的經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論，該項(xiàng)目的順利實(shí)施對(duì)同類型揭穿突出煤層施工具有較強(qiáng)的指導(dǎo)和參考意義。

【關(guān)鍵詞】 立井井筒 措施 金屬骨架

一、項(xiàng)目產(chǎn)生的背景

安陽鑫龍煤業(yè)大眾煤礦120萬噸/年改擴(kuò)建項(xiàng)目新副井井筒施工工程期間，將揭過二1煤層，井筒垂深751.5m。按照《煤礦安全規(guī)程》煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測和防治突出措施效果檢驗(yàn)規(guī)定[1]，大眾煤礦項(xiàng)目部已完成了前期的防突措施，并經(jīng)區(qū)域效果論證有效，符合井筒揭煤施工的條件。

大眾煤礦新副井已施工結(jié)束抽采鉆孔，防突鉆孔的施工明顯減弱了揭煤段煤體的應(yīng)力，瓦斯釋放效果較為明顯。由于二1煤煤質(zhì)較為松軟，堅(jiān)固性系數(shù)較小，在鉆孔施工結(jié)束后容易塌孔，減小了鉆孔中煤體的暴露面積，影響瓦斯的繼續(xù)釋放，因而應(yīng)該在鉆孔全部施工結(jié)束后對(duì)鉆孔進(jìn)行重新透孔加大煤體的暴露面積進(jìn)一步的釋放煤體瓦斯。考慮到后期揭煤后煤體較為松軟，需在揭煤前對(duì)揭煤段煤體進(jìn)行煤體加固，增強(qiáng)煤體的強(qiáng)度。

二、項(xiàng)目的基本內(nèi)涵

立井井筒中的金屬骨架是在立井工作面揭開突出危險(xiǎn)煤層前，將鋼管或鋼軌插入預(yù)先在工作面斷面周邊處布置的鉆孔內(nèi)，其前端伸入煤層的頂（底）板巖石中，后端支撐在靠近工作面中的支架上或者工作面的井壁上形成超前支護(hù)。

超前支護(hù)的防突措施的主要作用是依靠金屬骨架加強(qiáng)工作面前方煤體的穩(wěn)定性，其次是通過安裝金屬骨架的鉆孔，排放鉆孔附近煤體中的瓦斯并緩和煤體的應(yīng)力緊張狀態(tài)。

金屬骨架用于立井揭煤時(shí)，由于金屬骨架兩端是支撐在煤層頂（底）板的巖石中，它需承受上懸和兩幫煤體的壓力，因此在緩傾斜和傾斜煤層中會(huì)因跨度加大而導(dǎo)致骨架承載力降低，在煤層較厚的地區(qū)采用此措施時(shí)，對(duì)此現(xiàn)象要給予足夠的重視。由于金屬骨架措施不能大量釋放突出潛能，只能在一定程度上起到抑制突出發(fā)生的作用，所以，其預(yù)防突出的能力有限。故該措施應(yīng)在采用了其他防突措施并檢驗(yàn)有效后方可在揭開煤層前實(shí)施。

經(jīng)項(xiàng)目部各參建單位研究討論，認(rèn)為防突措施已實(shí)施完畢且檢驗(yàn)有效，施工金屬骨架對(duì)加固煤體強(qiáng)度和瓦斯的進(jìn)一步釋放有較好的作用，是防揭煤突出的有效方法。結(jié)合大眾煤礦新副井揭煤煤層前期預(yù)測情況，按照規(guī)定要求，在工作面距煤層法距為2m之前開始施工金屬骨架，設(shè)計(jì)鉆孔在立井周邊0.5m處，各個(gè)鉆孔見煤點(diǎn)間距為0.3m，金屬骨架鉆孔剖面圖（見圖1），井筒工作面鉆孔施工圖（見圖2）：

三、項(xiàng)目實(shí)施的主要做法

大眾煤礦新副井揭煤區(qū)經(jīng)過實(shí)施防突鉆孔經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到安全指標(biāo)具備施工金屬骨架的條件，井筒工作面掘進(jìn)至距煤層法距為2m時(shí)實(shí)施金屬骨架。

1.金屬支架施工工藝比較：

（1）鉆桿成孔后拔出鉆桿下鋼管法

此方法亦即傳統(tǒng)的施工方法，先由鉆機(jī)打鉆成孔，然后拔出鉆桿下放鋼管骨架。此方法的主要問題在于鉆桿成孔拔出鉆桿后下放鋼管時(shí)出現(xiàn)的問題就是由于塌孔導(dǎo)致鋼管無法下到孔內(nèi)，需經(jīng)反復(fù)鉆孔后鋼管才能下到設(shè)計(jì)深度，此方法的施工時(shí)間過長。

（2）鋼管充當(dāng)鉆桿直接施工法

此方法是使用特制的“鉆桿”直接鉆至設(shè)計(jì)深度，然后進(jìn)行注漿加固。此方法減少了因?yàn)樗锥斐傻姆磸?fù)鉆孔下放鋼管的時(shí)間，較傳統(tǒng)的金屬骨架施工方法大大地減少了施工時(shí)間。

通過上述兩種金屬支架施工方法的比較，采用經(jīng)改進(jìn)后的鋼管充當(dāng)鉆桿的施工方法更為先進(jìn)，更符合本工程的實(shí)際情況。

2.本項(xiàng)目施工方法

金屬骨架加固方案：孔口設(shè)置Φ108×6長2m套管，作為鉆孔導(dǎo)向并兼作金屬骨架孔內(nèi)壓水泥漿用。為了便于井下金屬鋼管的安裝，鋼管加工長度為2m一根，加工絲扣為兩端一公一母。為便于鋼管灌漿時(shí)出漿的需要，鋼管在直徑兩端對(duì)稱20cm各開一排10mm的孔，并兩端適當(dāng)錯(cuò)開；每一孔第一根管子前端應(yīng)加工成封閉錐形，以便于下放安裝；每一孔最后一根管子應(yīng)加工成與注漿管配套的法蘭，以便于鉆孔內(nèi)灌漿。

孔內(nèi)灌漿直接在工作面進(jìn)行，注漿泵采用2ZBQ-30/6型氣動(dòng)注漿泵。

終孔時(shí)要核實(shí)鉆具長度，確保鉆孔深度符合要求。采用鉆一孔，安一金屬鋼管工藝，防止浸水塌孔；鋼管灌漿視情況分組灌漿。灌漿時(shí)鉆孔口是開口的，灌漿以灌滿孔為原則，故灌漿壓力不作限制。

四、結(jié)論

安陽大眾煤礦新副井井筒自開始采取防突措施以來已達(dá)9個(gè)月時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了6個(gè)月的計(jì)劃工期，復(fù)雜的地質(zhì)條件是工期較長的主要因素，因而，在揭煤施工階段必須采取更為快速的措施。經(jīng)過項(xiàng)目部各方的集思廣益，大眾煤礦新副井井筒揭煤段施工很快順利完成，并且產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的推廣意義。

1.直接節(jié)約工程投資約60余萬元。按照傳統(tǒng)的金屬骨架施工方法施工96根鋼管骨架用時(shí)需40天，而改進(jìn)后的施工方案僅用時(shí)10天，節(jié)約施工時(shí)間30天。按照《煤炭建設(shè)井巷工程輔助費(fèi)綜合定額》輔助費(fèi)補(bǔ)償費(fèi)規(guī)定計(jì)算30天費(fèi)用約為65萬元，因此本項(xiàng)目直接節(jié)省費(fèi)用65萬元。

2.有利于大眾煤礦改擴(kuò)建項(xiàng)目新副井區(qū)域工程順利推進(jìn)。新副井井筒掘砌工程是大眾煤礦改擴(kuò)建項(xiàng)目的關(guān)鍵線路工程，其順利的落底開展后續(xù)的工程的施工對(duì)整個(gè)改擴(kuò)建項(xiàng)目具有重要的意義。

3.利用特制的鋼管施工金屬骨架工藝經(jīng)實(shí)踐證明具有其優(yōu)越性，在防塌孔和趕工期時(shí)具有十分有效地的利用價(jià)值，在安全生產(chǎn)管理方面的作用尤為突出，值得我們?cè)谒绍浀貙拥南锏篮土⒕步颐菏┕r(shí)應(yīng)用，具有較好的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.