肖家洼煤礦小巖柱過立交安全施工技術研究

安豐存，余杰，王磊，張曉冬

(山西錦興能源有限公司肖家洼煤礦，山西 呂梁 033600)

肖家洼煤礦小巖柱過立交安全施工技術研究

安豐存，余杰，王磊，張曉冬

(山西錦興能源有限公司肖家洼煤礦，山西 呂梁 033600)

煤礦跨巷道小巖柱立交施工技術對礦山開采具有深刻的指導意義及經(jīng)濟效益，肖家洼煤礦211304工作面輔運聯(lián)巷在不影響21采區(qū)下運皮帶正常運輸?shù)那疤嵯拢捎贸肮芘?、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護的方式安全高效的通過立交，兩巷道夾層厚度為1.7 m，跨度長達15 m，施工巷道斷面達20.1 m2。掌握了礦井小巖柱快速通過立交的關鍵施工方案及技術，為礦井現(xiàn)場施工管理提供了重要的技術參考。

小巖柱；過立交；超前管棚；聯(lián)合支護

1 肖家洼煤礦小巖柱概況

巷道掘進后，巷道圍巖由原來的三向應力狀態(tài)變?yōu)槎驊顟B(tài)，巖體的原巖應力狀態(tài)遭到破壞，必然會導致圍巖應力重新分布，不僅在巷道周邊形成應力集中，還會向底板深部傳遞，在底板巖層一定范圍內(nèi)重新分布應力。巷道圍巖應力受擾亂的區(qū)域稱為影響帶，一般以超過原巖應力值的5%作為影響帶的邊界。若在相鄰巷道的應力影響帶內(nèi)開挖巷道，勢必產(chǎn)生巷道圍巖應力值的疊加，如果圍巖的應力超過巖體強度，巷道周邊向巖體深部擴展到一定范圍形成塑性變形區(qū)。塑性區(qū)的出現(xiàn)使應力集中區(qū)向縱深偏移，當應力集中區(qū)的強度超過圍巖的屈服強度時，又將出現(xiàn)新的塑性區(qū)，如此逐層推進，使塑性區(qū)不斷向縱深發(fā)展，如果不采取適當?shù)闹ёo措施，巷道圍巖塑性區(qū)將隨變形加大而出現(xiàn)松動破壞。

巷道圍巖控制原理：根據(jù)巷道圍巖應力、圍巖強度以及它們之間的相互關系，選擇合適的巷道布置和保護及支護方式，降低圍巖應力，增加圍巖強度，改善圍巖受力條件和賦存環(huán)境，有效地控制圍巖的變形、破壞。在巷道位置一定的前提下，如何選擇巷道的支護手段，是控制巷道圍巖變形、破壞，確保安全生產(chǎn)的最關鍵的問題。

肖家洼煤礦主采煤層為山西組的#8煤層、太原組的#13煤層，礦區(qū)地層以碎屑巖為主，層狀結構，地形地貌條件簡單，地層巖性單一，構造簡單。礦井211304工作面輔運聯(lián)巷與21采區(qū)膠運上山呈上下立交關系，輔運聯(lián)巷位于膠運上山下方，膠運上山鋪設皮帶，負責21采區(qū)原煤運輸任務，煤炭運輸量為2 800 t/h，巷道為矩形斷面，凈斷面為17.6 m2，寬×高=5.5 m×3.5 m，全煤巷道，支護方式為錨網(wǎng)噴，底板施工200 mm混凝土。輔運聯(lián)絡巷從膠運上山下方通過，立交夾層厚度為1.7 m，夾層巖性為泥巖，輔運聯(lián)絡巷為拱形斷面，凈斷面為20.1 m2，寬×高=5.4 m×4.3 m，立交段支護方式為超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護。

2 安全高效通過立交支護及施工方案

提前對21采區(qū)膠運上山立交段皮帶采用頂板吊掛的方式進行加固處理，吊掛間距為2 000 mm，采用17.5 mm鋼絲繩與皮帶縱梁綁扎吊掛，施工專用吊掛錨桿，錨桿規(guī)格為?20 mm×2 200 mm，加固長度為10 m。 巷道掘進至距立交中點20 m時施工循環(huán)進尺變?yōu)? 000 mm。輔運聯(lián)巷立交段15 m進行超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護，管棚采用?40 mm×1 200 mm圓鋼，間距為700 mm。鋼支架采用25U型鋼制作，棚間距為700 mm，每兩架棚間采用7根拉桿連接，拉桿采用?20 mm圓鋼制作，拉桿間距為1 300 mm。錨桿采用?20 mm×2 200 m左旋螺紋鋼錨桿(間排距0.8 m×0.8 m)。巷道全斷面掛網(wǎng)，網(wǎng)片為?6.5 mm鋼筋網(wǎng)。立交平面位置關系如圖1所示，過立交支護斷面參數(shù)如圖2所示。施工流程為：掘進→臨時支護→打拱部管棚→掛網(wǎng)→施工錨桿→架棚→噴漿。

3 施工質(zhì)量要求

(1)鋼支架應嚴格按中線和腰線架設。

(2)鋼支架的頂部和兩幫應背緊、背牢。

(3)鋼支架立柱的底部要座在堅硬墊板或墊石上。

(4)鋼支架棚梁應水平，兩端高差不應超過40 mm。

(5)鋼支架應垂直于底板，前傾后仰不應超過40 mm。

圖1 211304工作面輔運聯(lián)巷過立交段平、剖面

圖2 211304工作面輔運聯(lián)巷過立交段段面

(6)鋼支架棚梁應垂直于巷道中心線，棚梁兩端距巷道中心線偏差不應超過50 mm。

(7)鋼支架棚梁與立柱的結合面應嚴密，支架間的拉桿應齊全、牢固。

(8)工程質(zhì)量要求：優(yōu)良。允許誤差：凈寬，中線至任一幫距離0～100 mm；凈高0～100 mm；噴厚≥200 mm；表面平整度≤50 mm；基礎深度≥-10%；網(wǎng)至巖面噴厚度保護層≥30 mm。

(9)噴射前必須清洗巖幫，清理浮矸，噴射均勻，無裂隙，無“穿裙，赤腳”。

(10)噴射混凝土的一次噴射厚度為50 mm。

(11)初噴混凝土在開挖后及時進行，復噴應根據(jù)噴漿面的具體情況分層、分段進行噴射作業(yè)，以確保噴射混凝土的支護能力和噴層的設計厚度。

4 結束語

實踐證明，兩巷道小巖柱立交上覆巷道不采取加固方式，下巷道采用超前管棚、錨桿、網(wǎng)片、25U型鋼支架、噴砼聯(lián)合支護的方式可安全高效的通過立交，并不影響礦井正常生產(chǎn)。肖家洼煤礦在小巖柱立交方面取得良好的經(jīng)驗總結，為后續(xù)的巷道立交提供了可靠的技術參考。

(本文責編：齊琳)

安豐存(1968—)，男，山東青島人，高級工程師，主要從事煤礦采掘和安全管理方面的工作(E-mail:anfengfengcun_1968@163.com)。

TD 263

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1674-1951(2017)11-0059-02

2017-09-11；

2017-10-23