1090水平軌道大巷修復(fù)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任小偉

（陜煤銅川礦務(wù)局照金項(xiàng)目部，陜西 銅川 727000）

礦井二采區(qū)1090軌道大巷及周邊巷道頂板下沉、幫角內(nèi)移、底鼓，原有支護(hù)體遭受破環(huán)，制約礦井行人安全和正常運(yùn)輸。為滿足礦井安全生產(chǎn)需求和服務(wù)年限，比選汲取銅川下石節(jié)礦、彬長(zhǎng)胡家河礦、蒲白建莊礦、山東龍口北皂礦關(guān)于高地應(yīng)力條件下動(dòng)壓頻繁區(qū)域巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合照金煤礦1090水平軌道大巷現(xiàn)狀，制定維修方案進(jìn)行巷道修復(fù)。

1 工程概況

4-2煤層厚度0～14.0m，平均厚度6.5m，含1～2層泥巖夾矸，可采范圍內(nèi)變異系數(shù)為42.26%。頂板巖性多為泥巖、粉砂巖；底版巖性多為泥巖、炭質(zhì)泥巖及粉砂巖。4-2煤層埋藏深度相對(duì)較深，層位穩(wěn)定，厚度變化規(guī)律明顯，屬較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單-較復(fù)雜（Ⅱ型）的可采煤層。該煤層地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤層產(chǎn)狀平緩，起伏較小，傾角4～8°。煤層水文地質(zhì)條件復(fù)雜，高瓦斯，易自燃，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。1090水平軌道大巷平面圖如圖1所示。

圖1 1090水平軌道大巷平面圖

2 巷道變形原因分析

受一采區(qū)114工作面回采動(dòng)壓影響，加之一采區(qū)上下山工作面已全部回采，造成1090車場(chǎng)至2#聯(lián)巷區(qū)域形成面積較小的“孤島”。上、下部已采區(qū)域頂板逐步垮落后，內(nèi)部圍巖應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，向周邊“碾壓式”傳遞，二采區(qū)軌道大巷及周邊區(qū)域成為壓力集中區(qū)，相鄰的114工作面動(dòng)壓顯現(xiàn)時(shí)尤為突出；且該區(qū)域地表位于暗門村東北側(cè)，處于旬耀路北側(cè)（石門山森林公園口）兩座大山的制高點(diǎn)，山體南側(cè)呈急速下降的斷崖走勢(shì)，可能會(huì)對(duì)內(nèi)部應(yīng)力造成較為強(qiáng)烈的反應(yīng)，影響范圍會(huì)增大。

3 巷道修復(fù)方案

3.1 巷道修復(fù)原理

根據(jù)巷道狀況分析，巷道支護(hù)體已嚴(yán)重?fù)p壞，當(dāng)前為保證生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行，采用擴(kuò)幫、挑頂、拉底后只能保證臨時(shí)應(yīng)急使用，不能解決根本問題。補(bǔ)打錨桿、錨索暫能對(duì)松動(dòng)圈外表體進(jìn)行支護(hù)，無法形成穩(wěn)定的支護(hù)體系，預(yù)防深部壓力傳遞。

當(dāng)前巷道頂部、幫部圍巖松動(dòng)圈為3～5m，照金礦現(xiàn)用的錨網(wǎng)+錨索支護(hù)工藝和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲荒鼙ＷC巷道的有效支護(hù)，常規(guī)錨桿基本打設(shè)在松動(dòng)圈內(nèi)，需采用高強(qiáng)度錨索與穩(wěn)定層位接觸后達(dá)到強(qiáng)有力的主動(dòng)支護(hù)效果，防止深層壓力和松動(dòng)圈范圍的繼續(xù)擴(kuò)大；考慮圍巖松動(dòng)圈的承托壓力及巷道成型，秉承“護(hù)頂需護(hù)幫”的原理，必須將幫頂支護(hù)連成整體確保松動(dòng)圈達(dá)到“自穩(wěn)”狀態(tài)，方可保證巷道變形逐步收斂，所以巷道表體需采用有效的“剛性”支護(hù)與高強(qiáng)度錨索結(jié)合。故二采區(qū)軌道運(yùn)輸大巷修復(fù)建議采用分次施工的方式進(jìn)行維修，既能保證維修期間巷道的正常使用，又能實(shí)現(xiàn)最終修復(fù)目的，且施工效率高。

3.2 巷道修復(fù)方案

（1）一次施工

巷道斷面設(shè)計(jì)為半圓拱形，能有效地防御巷道頂部及肩部壓力，適用不穩(wěn)定、較破碎圍巖施工，有利于第二次最終修復(fù)施工。根據(jù)設(shè)備運(yùn)輸?shù)淖畲笸庑纬叽纾O(shè)計(jì)巷道初次施工巷道凈斷面S=15.6m2，凈寬度4.5m，凈高度3.95m，其中拱部2.25m，直墻面1.7m。將當(dāng)前巷道擴(kuò)巷、挑頂、拉底至初次設(shè)計(jì)斷面后，采用高強(qiáng)度錨索鋪網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)。

頂部支護(hù)：鋪設(shè)雙層網(wǎng)，圍巖接觸面為鐵絲網(wǎng)（12#鐵絲編制），外部為Φ6mm點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)。采用Φ21.8×6000mm和Φ21.8×9000mm鋼絞線錨索平行交替布置（即第一排采用Φ21.8×9000mm支護(hù)，第二排采用Φ21.8×6000mm支護(hù)），間排距700×700mm（每排共計(jì)10根）。錨索托梁采用11#礦用工字鋼自制加工，長(zhǎng)度500mm。

幫部支護(hù)：鋪設(shè)雙層網(wǎng)，圍巖接觸面為鐵絲網(wǎng)（12#鐵絲編制），外部為Φ6mm點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)。采用Φ17.8×4500mm鋼絞線錨索，間排距700×700mm（每排共計(jì)4根）。錨索托梁采用11#礦用工字鋼自制加工，長(zhǎng)度500mm。大巷一次施工修復(fù)斷面圖如圖2所示。

圖2 一次施工修復(fù)斷面圖

（2）二次施工

二次施工后巷道最終設(shè)計(jì)凈斷面S=12.5m2，凈寬度3.9m，凈高度3.65m，其中拱部1.95m，直墻面1.7m，基礎(chǔ)深度0.2m。初次施工維修完成后，架設(shè)可縮金屬支架聯(lián)合噴漿支護(hù)，與初次支護(hù)形成整體。

選用礦用29U型鋼制造的3節(jié)直腿可縮金屬支架，架設(shè)排距為1400mm，配備專用可伸縮金屬拉桿，空幫幫部采用不燃性材料充填，并采用廢舊鋼絲繩等材料將支腿與錨索連接。大巷二次施工修復(fù)支護(hù)圖如圖3所示。

最終噴射混凝土將錨網(wǎng)索支護(hù)體與金屬支架澆筑成整體，噴層厚度為300mm。砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C20，配選425#硅酸鹽水泥，潔凈中粗砂沙子，粒徑5～8mm碎石，其配合比（重量比）為1:2:2，并添加速凝劑。

4 效果

通過兩次施工修復(fù)和混凝土噴射相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)（圖4）巷道頂?shù)装逑鄬?duì)移近量最大為173mm，兩幫相對(duì)移近量最大為132mm。軌道大巷修復(fù)支護(hù)效果顯著，巷道圍巖得到了有效的控制，能夠滿足后期安全生產(chǎn)需求。

圖3 二次施工修復(fù)巷道支護(hù)圖

5 結(jié)語

針對(duì)受損嚴(yán)重的軌道大巷提出分次施工的修復(fù)方式，采用高強(qiáng)度錨索與穩(wěn)定層位錨固的主動(dòng)支護(hù)，并結(jié)合可縮金屬支架聯(lián)合噴漿“剛性”支護(hù)，既能保證維修期間巷道的正常使用，又能實(shí)現(xiàn)最終修復(fù)，有效地控制了圍巖變形，可使巷道滿足正常使用要求，安全生產(chǎn)得到保障。

圖4 巷道圍巖變形曲線