副斜井繞道支護參數(shù)設(shè)計與施工技術(shù)研究

麻勇

摘要：通過對塔拉壕煤礦副斜井一層繞道地質(zhì)條件的綜合分析，確定采用直墻半圓拱斷面、綜掘機分左右切割掘全寬、錨網(wǎng)索+架U29拱架噴漿聯(lián)合支護、優(yōu)化運輸環(huán)節(jié)等施工技術(shù)和措施，實現(xiàn)了松軟巖層下大斷面繞道的快速施工，可為類似地質(zhì)條件下繞道的快速掘進提供借鑒。

關(guān)鍵詞：副斜井；繞道；支護設(shè)計；施工技術(shù)

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.09.095

1工程概況

1.1巷道位置

塔拉壕煤礦副斜井一層繞道位于井田的東北部，其主要用途是為副斜井井筒，主要用于礦井膠輪車運輸、進風(fēng)和行人。副斜井一層繞道從副斜井井筒1086892米處東邊開口，設(shè)計巷道長度為40203m；開口掘進方位角為90°；-0006-—6°坡度掘進，起點標(biāo)高為Z=+1411586m，到3煤東西翼大巷標(biāo)高為+1385000m。

1.2地質(zhì)概況

巷道將穿越2-2煤和3煤。2-2上煤層平均厚度2.49m。含0～2層夾矸，一般多含1層夾矸。與上部的2-1。煤層平均間距20.82m，與下部的2-2中煤層平均間距7.38m。頂板巖性主要為粉砂巖和細粒砂巖，底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。3-1煤東大巷煤層平均厚度2.8m，直接頂為泥巖和砂質(zhì)泥巖，平均厚度為4.7m；老頂為粉砂巖，平均厚度為10.1m；直接底為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，平均厚度為5.7m；老底為細砂巖，平均厚度為12.3m。根據(jù)井檢報告提供資料，本區(qū)井筒各類巖石抗壓強度較低，絕大部分<30MPa，尤其是礫巖、含礫粗砂巖、粗粒砂巖巖石抗壓強度值均<10MPa，巖體完整性從差～較完整，均屬軟弱巖層。副斜井一層繞道頂板含水，該段煤層厚度預(yù)計1.0-1.5米厚，破頂板掘進，施工中穿含水層。

2支護參數(shù)設(shè)計

經(jīng)過以往工程經(jīng)驗，初步確定副斜井一層繞道為直墻半圓拱斷面，凈寬×凈高=5.5×4.1m，凈斷面192m2。支護形式為錨網(wǎng)索+架U29拱架噴漿聯(lián)合支護。噴射砼C20，厚度150mm。

2.1支護方式設(shè)計驗算

巷道一次支護形式為錨網(wǎng)噴支護。選用Ф20×2300mm螺紋鋼錨桿進行支護，間排距為800×800mm。支護材料規(guī)格可按懸吊理論設(shè)計驗算：

（1）錨桿長度：L=L1+H+L2=2000mm，取2300mm。

式中：L—錨桿長度，mm；L1—端錨錨桿錨固段長度，取900mm；H—冒落拱的高度，H=B÷（2×f）；B—巷道寬度，6000mm；f—圍巖的普氏堅固性系數(shù)，取3；L2—錨桿外露長度，取100mm。

（2）桿體直徑：d=35.52Q÷δt=12.432mm，取20mm。

式中：Q—錨桿錨固力，5×9.8KN；δt—桿體材料抗拉強度，400MPa。

（3）錨桿間、排距：M=Q÷（KPH）=1.09m。

式中：K——安全系數(shù)，取1.5；R——頂板巖體重力密度，取2.56×9.8kN/m3。

由于巷道掘進寬度為6000mm，錨網(wǎng)噴支護段巷道掘進高度4600mm，根據(jù)巷道的巖性情況，確定錨桿間距取800mm；考慮到循環(huán)進度，確定排距取800mm。

經(jīng)以上驗算，支護參數(shù)符合設(shè)計要求。根據(jù)頂板實際情況，為了保證安全，決定使用：選用Ф20×2300mm左旋全螺紋鋼錨桿進行支護，間排距為800×800mm，每排16根錨桿；鋼筋網(wǎng)由6.0鋼筋制作，網(wǎng)格為100×100mm，網(wǎng)片規(guī)格為1000×2000mm；錨固力不小于50kN，扭矩力不小于100N·m。網(wǎng)片鋪設(shè)的搭接長度為100mm，每隔200mm用14#雙股鐵絲鉸接。

2.2錨索加強支護設(shè)計驗算

為防止巷道頂板發(fā)生大面積的跨落，用L=6.3m、Φ17.8mm的鋼絞線將錨桿懸吊于堅硬巖層中，校核錨索間距用下列公式計算間距：

L=nF2/[BHγ-（2F1sinθ）/L1]=1.99m

式中：L—錨索排距，m；B—巷道最大冒落寬度，取5.0m；H—巷道冒落高度，按最大冒落高度取4.0m；γ—巖體容重，取2.56×9.8kN/m3；L1—錨桿排距，08m；F1—錨桿錨固力，取50kN；F2—錨索極限承載力，取380kN；θ—角錨桿與巷道頂板的夾角，取75°；n—錨索排數(shù)，取2。

經(jīng)以上計算，采用錨網(wǎng)索支護不能滿足要求，則再架設(shè)U29拱架，間距800mm，進行聯(lián)合支護。

3施工方法及支護工藝

3.1施工方法

根據(jù)巷道的煤巖特性、地質(zhì)及施工條件，兼顧安全、優(yōu)質(zhì)、快速的原則，確定采用如下施工方案：

（1）由于副斜井一層繞道為直墻半圓拱斷面，凈寬×凈高=5.5×4.1m，凈斷面19.3m2，掘進斷面為2403m2，綜掘機不能一次掘全寬，分左右切割。綜掘機采用的型號為EBZ-200，巷道掘進參數(shù)：掘進寬度6000mm、掘進高度4650mm。截割順序從下往上，從左往右進行，每掘進0.8m后進行錨網(wǎng)支護。裝煤（矸）采用掘進機自帶的耙爪進行裝載，轉(zhuǎn)載采用掘進機自帶刮板轉(zhuǎn)載機、皮帶轉(zhuǎn)載機、防爆裝載機進行轉(zhuǎn)載。

（2）臨時水倉先采用風(fēng)鎬鑿打，人工出渣上皮帶。采用SSJ-800可伸縮皮帶輸送機、點滾筒轉(zhuǎn)運至副井膠帶運出地面，裝載機裝矸到10t自卸汽車排至建設(shè)方指定的矸石場地。工作面配備PC-5T型噴漿機二臺，一臺初噴、一臺備用；初噴最大滯后迎頭5m；復(fù)噴最大滯后迎頭20m。

（3）掘進期間，巷道左側(cè)設(shè)臨時水溝，將巷道涌水集中到臨時水倉，通過潛水泵排到2煤集中輔運大巷水倉，然后集中排到地面。

（4）砼底板在巷道掘進到位后，由下向上采用砼罐車下料，泵送到底板，風(fēng)動振動棒振搗成型，分段施工，一次成巷。采用膠輪車下料。井口設(shè)置1臺JS-500型攪拌機拌制噴漿料和混凝土。2煤一層繞道360度轉(zhuǎn)彎，每處轉(zhuǎn)彎開口期間用防爆裝載機鏟矸上膠帶。

3.2支護工藝

設(shè)計支護形式為錨網(wǎng)索噴支護，全斷面掛網(wǎng)。支護參數(shù)如下：

（1）選用20×2300mm左旋全螺紋鋼錨桿進行支護，矩形排列布置，16根/排，錨桿間排距為800×800mm，托盤規(guī)格150×150×10mm；鋼筋網(wǎng)由60mm鋼筋制作，網(wǎng)格大小為100×100mm；初噴漿厚度50mm，錨固形式為端頭錨固，采用CK2360樹脂錨固劑，錨桿2卷/眼；錨固力不小于50kN，扭矩力不小于100N·m，具體如圖1。

（2）施工順序和方法如下：頂幫部錨桿在截割完成后從外往里進行鉆裝。排距足夠時，及時打設(shè)錨索。每次切割深度0.8米。

（3）前探臨時支護進行敲幫問頂，人工用長度不低于2.5m的長柄工具處理頂幫活矸。拱頂掛三根Φ80×2.5m前探支架臨時支護，設(shè)專人負責(zé)監(jiān)護頂板，并協(xié)調(diào)指揮。

4其他安全措施

（1）巷道支護材料必須符合本規(guī)程規(guī)定或施工措施要求。施工時，錨桿間排距、角度應(yīng)符合設(shè)計要求；金屬網(wǎng)片必須拉直，前后、上下網(wǎng)壓茬符合煤礦安全規(guī)程要求；錨桿螺母上足勁，確保錨桿螺母扭矩符合規(guī)定要求，錨索張拉到位。

（2）加強工程質(zhì)量檢查驗收，尤其要檢查驗收頂板錨桿角度，每班必須對施工質(zhì)量按要求進行檢查，若發(fā)現(xiàn)問題要及時采取措施。

（3）加強瓦斯檢查制度，每班必須配備一名瓦斯檢查員檢查瓦斯，瓦斯檢查設(shè)點為：迎頭、開關(guān)群及回風(fēng)流，瓦斯檢查員必須定崗定員，每班巡回檢查不得少于兩次，必須嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場交接班制度，嚴(yán)禁空檢、漏檢、假檢，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，實行風(fēng)電閉鎖，嚴(yán)禁隨意停電停風(fēng)。

5結(jié)束語

通過此次在松軟巖層下大斷面繞道的快速施工的成功實踐，證明采用此種施工方案在技術(shù)上是先進的、經(jīng)濟上是合理的、安全上是可靠的，值得在類似地質(zhì)條件下的斜井繞道進行推廣。

參考文獻

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