大斷面硐室快速掘進(jìn)及小層間距過(guò)巷加固方案與技術(shù)分析

李德寶

【摘要】中煤新集劉莊煤礦131101膠帶順槽機(jī)頭硐室斷面大，同時(shí)掘進(jìn)期間將從1311采區(qū)軌道上山上方穿過(guò)，最小層間距3.6m，通過(guò)優(yōu)化施工方案與技術(shù)，采用臺(tái)階法分次截割施工法及采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的加固支護(hù)形式，達(dá)到安全、快速、高效，確保了掘進(jìn)安全，達(dá)到了快速掘進(jìn)的目的。

【關(guān)鍵詞】大斷面硐室 快速掘進(jìn) 方案 技術(shù) 過(guò)巷

1工程概況

劉莊井田位于安徽省阜陽(yáng)市潁上縣北部，南距潁上縣城20km，西至阜陽(yáng)市40km。東西走向長(zhǎng)約16.0km，南北寬3.5～8.0km，面積約82.2km2。劉莊煤礦始建于2003年2月，2007年6月建成投產(chǎn)，2018年11月核定生產(chǎn)能力1100萬(wàn)噸/年，工作面采用綜合機(jī)械化生產(chǎn)，一次采全高，全部垮落法管理采空區(qū)頂板。因使用設(shè)備大，設(shè)計(jì)斷面普片要求較大，礦井產(chǎn)量大，工作面接替較緊張，對(duì)掘進(jìn)單進(jìn)有較高的要求。

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為99.412m，其中大斷面共計(jì)33m，掘?qū)?.76m，掘高5.28m，掘面積達(dá)到38.02㎡，屬于大斷面拱形斷面。采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，斷面內(nèi)巖石硬度f(wàn)≤8。硐室掘進(jìn)期間將過(guò)1311采區(qū)軌道上山，最小層間距3.6m。131101膠帶順槽機(jī)頭硐室施工存在3個(gè)難題：一是受工作面接替工期制約，施工工期短，要求該硐室施工工期不超過(guò)一個(gè)月;二是大斷面綜掘機(jī)掘進(jìn)施工，頂板、幫部安全管理難度大;三是過(guò)巷層間距小，通過(guò)設(shè)備（EBZ-200C型掘進(jìn)機(jī)）重量達(dá)58t，過(guò)巷加固要求高，在不影響掘進(jìn)的前提下，需提前采取有效加固措施。

2大斷面硐室快速掘進(jìn)施工方案

2.1支護(hù)參數(shù)及要求

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室分別穿細(xì)砂巖、泥巖層施工，頂板較穩(wěn)定，為確保巷道支護(hù)強(qiáng)度，該巷道采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)形式，錨桿選用桿體規(guī)格為Ф22mm、L=2500mm的高強(qiáng)度、高預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，間排距800×800mm，每排21根。錨索選用Ф21.8mm、L=9200mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，間排距1600×1200mm，每排8根?；炷粒核噙x用不低于P·C32.5R級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，黃沙為純凈中粗河沙，瓜子片粒徑為5～10mm的碎石子。速凝劑型號(hào)為J85型。

2.2硐室掘進(jìn)施工方案優(yōu)化

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，巷道斷面大，為確保掘進(jìn)期間安全管理，采用臺(tái)階法分次截割施工法：先施工上臺(tái)階（3.5m高），待巷道貫通后再采用綜掘機(jī)統(tǒng)一鏟底，達(dá)到設(shè)計(jì)高度;綜掘機(jī)截割上臺(tái)階時(shí)，因巷道跨度大（寬8.76m），一次截割成巷需要180分鐘，存在頂板空頂時(shí)間長(zhǎng)，頂板易片掉，對(duì)安全管理不利，為確保掘進(jìn)期間頂板安全，施工時(shí)采用綜掘機(jī)分次截割，即綜掘機(jī)截割右側(cè)（面向迎頭）→臨時(shí)支護(hù)→錨桿支護(hù)→綜掘機(jī)截割左側(cè)（面向迎頭）→臨時(shí)支護(hù)→錨桿支護(hù)。因巷道斷面較大，掘進(jìn)過(guò)程中錨索支護(hù)滯后距離頂部錨索滯后距離由30m調(diào)整為距迎頭不超過(guò)5m，肩窩兩側(cè)錨索滯后迎頭距離由30m調(diào)整為不超過(guò)20m。

2.3作業(yè)循環(huán)圖表

3小層間距過(guò)巷加固方案與技術(shù)

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室掘進(jìn)期間將過(guò)1311采區(qū)軌道上山，最小層間距3.6m。1311采區(qū)軌道上山原支護(hù)形式為錨網(wǎng)索支護(hù)?，F(xiàn)對(duì)過(guò)巷段方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)1311采區(qū)軌道上山前后5m共計(jì)18m范圍采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的支護(hù)形式。

（1）U型棚采用36U型三節(jié)鋼棚，棚距為450mm，采用水泥背板腰幫接頂，共計(jì)41棚。每搭接處采用三道卡纜，卡纜間距200mm，并采用M30的螺母和M30*160mm的螺絲固定。 U型棚采用5道拉條緊固，拉條采用10槽鋼加工，棚梁正中偏東側(cè)200mm一道，棚梁卡纜搭接處朝上200mm各一道，兩側(cè)幫部位置各一道;各拉條螺絲要齊全、緊固有效。

（2）套棚結(jié)束后，對(duì)過(guò)巷段前后10m進(jìn)行噴漿覆蓋，噴漿厚度不小于100mm。

（3）噴漿結(jié)束后對(duì)噴漿段進(jìn)行深、淺孔聯(lián)合注漿。注漿錨桿：用Ф20mm的無(wú)縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，L=2000mm，其中注漿段1300mm，桿體上每隔300mm對(duì)稱T字型布置梅花Ф6mm的注漿孔。注漿材料：采用單液水泥漿，水泥選用P.c32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比為0.7～1.0。

過(guò)巷段采用淺孔注漿，采用Ф20mm錨注管，打眼孔深1950mm，每排布置3個(gè)注漿孔，分別布置在頂部及兩肩窩。過(guò)巷段兩側(cè)采用深、淺孔聯(lián)合注漿，采用Ф20mm的無(wú)縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)=1000mm、L=2000mm、L=3000mm搭配使用，兩頭制作M20的螺紋，注漿管之間用配套的束結(jié)（卡箍）連接，最末端再連接錨注管，打眼孔深8—10m。

（4）注漿工藝：注漿參數(shù)的選擇：注漿時(shí)先用稠漿注淺部孔，淺孔正常注漿壓力控制在0-1MPa，如附近有跑漿的地方應(yīng)及時(shí)封堵，由于有深孔卸壓，注漿壓力小比較好封，淺層低壓注漿要反復(fù)壓入、反復(fù)封堵，等長(zhǎng)管返水、返漿時(shí)暫停注漿，1個(gè)班后，進(jìn)行深孔高壓注漿，注漿壓力3-4MPa。深孔注漿過(guò)程中，由于交接班或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障停機(jī)要及時(shí)用清水沖孔，故障排除后，繼續(xù)壓入漿液。

注漿前耐壓試驗(yàn)：注漿前，先對(duì)各連接管路、閥門(mén)、設(shè)備等進(jìn)行檢查后用清水試壓，試驗(yàn)壓力必須大于最大注漿壓力的1.5倍，且不得小于15min。

要求注漿錨桿（管）深、淺孔要一并進(jìn)入孔內(nèi)，同時(shí)采用小木楔固定，為有效防止漏漿，采用”先黃泥后錨固劑“進(jìn)行封孔，封孔前用雙股12#以上鐵絲與注漿管進(jìn)行綁扎，作為注漿期間槍頭的二次保護(hù)，封孔時(shí)間不少于10分鐘，然后再進(jìn)行注漿。注漿管外露：注漿管外露長(zhǎng)度為100-200mm。

注漿擴(kuò)散半徑：注漿擴(kuò)散半徑根據(jù)巷道圍巖裂隙發(fā)育情況和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取15m。

注漿壓力（終壓）：淺孔注漿壓力為0-1MPa，深孔壓力3-4MPa，墻基注漿孔壓力0-2MPa，校驗(yàn)孔壓力不超過(guò)2Mpa，穩(wěn)定時(shí)間達(dá)1min。

（5）注漿的效果：深淺孔聯(lián)合注漿，主要采用低壓滲透，高壓劈裂相結(jié)合的方式，將漿液注入到巷道周邊圍巖裂隙，充填離層帶，固化巖體，使圍巖構(gòu)成一個(gè)整體，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化、水浸，增加圍巖自身承載能力。通過(guò)后期加固效果來(lái)看，經(jīng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)巷道頂板最大變形量0mm，幫部最大變形量0mm，無(wú)變形來(lái)壓現(xiàn)象，過(guò)巷加固段支護(hù)效果較好。

4結(jié)語(yǔ)

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室采用臺(tái)階法分次截割法，優(yōu)化了施工工藝，掘進(jìn)期間解決了大斷面綜掘掘進(jìn)迎頭山墻及幫部防片工作，節(jié)約了施工山墻防片時(shí)間（每循環(huán)節(jié)約15分鐘），提高掘進(jìn)單進(jìn)工效，該工程總施工工期共計(jì)26天，綜合單進(jìn)達(dá)到118米/面·月，達(dá)到了快速掘進(jìn)的效果。

131101膠帶順槽機(jī)頭硐室小層間距過(guò)巷加固方案與技術(shù)的運(yùn)用，達(dá)到了快速、高強(qiáng)的加固效果，套棚與深淺空注漿工藝有效結(jié)合，操作簡(jiǎn)單、成本低廉、效果顯著，為巷道圍巖加固、裂隙充填等提供新的解決思路，對(duì)類似工程均有一定參考指導(dǎo)意義。