垂直重疊巷道上下穿層施工工藝研究及應(yīng)用

周猛猛 姜 波 玄長(zhǎng)遠(yuǎn)

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概述

趙樓煤礦七采區(qū)為現(xiàn)階段礦井重點(diǎn)接續(xù)采區(qū)，采區(qū)存在埋深大、地應(yīng)力集中等特點(diǎn)。七采區(qū)膠帶巷上段作為七采區(qū)的主運(yùn)膠帶巷，擔(dān)負(fù)著掘進(jìn)開(kāi)拓及回采時(shí)煤流運(yùn)輸任務(wù)，因此七采區(qū)膠帶巷的掘進(jìn)開(kāi)拓直接關(guān)系著七采區(qū)能否如期投入生產(chǎn)。七采區(qū)膠帶巷上段更改后的設(shè)計(jì)為全巖巷掘進(jìn)，巷道中間部分與原施工二集膠帶巷一階下山（廢棄）在垂直方位上存在兩處重疊施工區(qū)域。經(jīng)過(guò)多方交流和論證，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，本著安全、高效的原則，提出了垂直重疊巷道上下穿層施工的工藝。

2 技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)容及實(shí)施過(guò)程

七采區(qū)膠帶巷上段與原二集膠帶巷貫通施工平剖面圖如圖1所示。首先由地測(cè)科在原二集膠帶巷測(cè)量放線，確定各立交巖柱（0m，1.5m，3m，6m等）位置，頂、底板透點(diǎn)位置及相關(guān)中腰線，并在現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)線標(biāo)識(shí)。

貫通前需對(duì)原二集膠帶巷進(jìn)行加固處理。首先施工錨索工字鋼接頂木垛造假頂，并在底部工字鋼上鋪設(shè)雙層塑料網(wǎng)及密排木板起到封閉防漏作用，然后在施工密閉墻后充填粉煤灰充實(shí)巷道。具體實(shí)施方案如下。

圖1 七采區(qū)膠帶巷上段（北）穿層貫通施工平、剖面圖

（1）A-B區(qū)域（立交巖柱小于1.5m區(qū)域）

A-B區(qū)域七采區(qū)膠帶巷上段架設(shè)工字鋼棚，鋼棚頂部用木垛與原二集膠帶巷頂板接頂，有效保證超高段頂板的穩(wěn)定性，保障了下部施工人員的安全，如圖2所示。

圖2 巷道斷面圖

（2）B-C區(qū)域（立交巖柱1.5～3.0m區(qū)域）

原二集膠帶巷打錨索工字鋼梁接頂木垛并填充粉煤灰，巖柱0～3m范圍內(nèi)錨索工字鋼梁下沿距底板要求距離500mm。新掘進(jìn)七采區(qū)膠帶巷上段采用錨網(wǎng)及架棚聯(lián)合支護(hù)。錨桿選用Ф22×2400mm高強(qiáng)度螺紋錨桿，間排距800×800mm；架棚支護(hù)采用雙排12#礦用工字鋼梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（凈寬）×3800(凈高)mm，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡度架棚施工，如圖3所示。

圖3 巷道斷面圖

（3）C-D區(qū)域（立交巖柱3.0～6.0m區(qū)域）

原二集膠帶巷施工接頂木垛并填充粉煤灰。新掘進(jìn)七采區(qū)膠帶巷上段采用錨網(wǎng)及架棚聯(lián)合支護(hù)。錨桿選用Ф22×2400mm高強(qiáng)度螺紋錨桿，間排距800×800mm；架棚支護(hù)采用雙排12#礦用工字鋼梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（凈寬）×3800(凈高)mm，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡度架棚施工，如圖4所示。

圖4 巷道斷面圖

（4）D區(qū)域以外（立交巖柱大于6.0m區(qū)域）

原二集膠帶巷僅用粉煤灰填充，不再施工接頂木垛。新掘進(jìn)七采區(qū)膠帶巷上段采用直墻半圓拱斷面，巷道斷面：4400(凈寬)×4000(凈高)mm；采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿選用Ф22×2400mm高強(qiáng)度螺紋錨桿，間排距800×800mm；錨索規(guī)格Ф22×6200mm，沿巷道中間向兩幫間距1600mm均勻布置5根，排距1600mm。

3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）提前通過(guò)測(cè)量?jī)x器定位及校對(duì)施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)并在現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)線標(biāo)識(shí)，做到了施工的直觀性，保障了貫通的準(zhǔn)確性。

（2）施工錨索工字鋼梁接頂木垛造假頂，在吊掛錨索梁上平鋪金屬網(wǎng)并與原巷道幫部錨網(wǎng)連接，降低了掘進(jìn)時(shí)上部巷道頂板管理難度。

（3）通過(guò)采取鋼絲繩與錨索配合吊掛方式，成功解決了接頂木垛無(wú)法與巷道頂板接實(shí)的難題。

（4）采用提前將0～1.5m層間距區(qū)域的上部巷道底板提前挖除，并在1.5m高層間距區(qū)域施工加固錨桿，成功解決了巷道掘進(jìn)中極近距離層間距巖柱難以控制的難題。

（5）通過(guò)采用吊梁木垛間增加施工橫向工字鋼梁的方法，解決了下部巷道架棚棚梁與吊梁木垛之間頂板無(wú)法接實(shí)的難題。

（6）本施工工藝的成功應(yīng)用，既解決了垂直重疊巷道上下穿層的施工難題，同時(shí)也探索出了“由上向下”施工和“由下向上”兩套施工方案，在此基礎(chǔ)上對(duì)充填與不充填也進(jìn)行了施工對(duì)比，為本礦及其他礦井類(lèi)似巷道的施工提供了成功的施工案例經(jīng)驗(yàn)。

4 實(shí)施應(yīng)用情況

（1）北段施工方案在七采區(qū)膠帶巷上段（北）實(shí)施。首先根據(jù)設(shè)計(jì)在原二集膠帶巷標(biāo)定施工點(diǎn)（線），然后逐段架棚接頂木垛并施工密閉墻，最后通過(guò)預(yù)埋的注漿管路填充粉煤灰。待上述工作結(jié)束后，由密閉墻外15m位置開(kāi)始，安裝設(shè)計(jì)坡度架設(shè)12#礦用工字鋼棚（炮掘施工）。根據(jù)不同區(qū)段按照設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)支護(hù)工藝，至七采區(qū)膠帶巷兩端巷道順利貫通，共計(jì)30d。

（2）南段施工方案在七采區(qū)膠帶巷上段（南）實(shí)施。首先原二集膠帶巷標(biāo)定施工點(diǎn)（線），隨后在原二集膠帶巷施工接頂木垛，最后根據(jù)標(biāo)定施工點(diǎn)（線）推算出七采膠帶巷上段的頂板施工標(biāo)高，根據(jù)推算出的標(biāo)高依次架棚掘進(jìn)，至七采區(qū)膠帶巷順利貫通，共計(jì)20d。南段因采用巖石掘進(jìn)機(jī)施工比北段（炮掘）縮短施工工期10d。

兩穿層段巷道使用至今未出現(xiàn)變形破壞。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）保障了掘進(jìn)接續(xù)，為七采區(qū)開(kāi)拓接續(xù)贏得了時(shí)間。

（2）避免了重新開(kāi)掘巖石巷道約400m，節(jié)約巷道掘進(jìn)費(fèi)用約400m×10000元/m=400萬(wàn)元。

5.2 社會(huì)效益

（1）保證了施工安全。上部巷道施工接頂木垛后，下方施工隊(duì)伍嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)中腰線作業(yè)施工，極大地減輕了空頂頂板管理的難度，充分保證了施工的安全。

（2）提高了施工效率。巷道穿層施工時(shí)，因上部巷道提前造好假頂，作業(yè)區(qū)隊(duì)可按照正常架棚作業(yè)組織施工，相較于傳統(tǒng)施工工藝，工期縮短15d，效率提高約33%。

本施工工藝的成功應(yīng)用，為煤礦垂直重疊巷道上下穿層施工探索出了一條安全、高效的施工思路。該研究成果可向其他煤礦同類(lèi)型巷道施工進(jìn)行推廣應(yīng)用，具有良好的應(yīng)用前景。