李自剛
(北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司,北京 100013)
為減少資源浪費和提高開采效率,井工開采過程中近距離立交式巷道是常用的布置方式。巷道圍巖穩(wěn)定性是立交巷道備受關注的問題。立交巷道掘進時,巷道圍巖應力分布發(fā)生改變,常規(guī)的支護設計無法滿足巷道圍巖穩(wěn)定,所以合理的加強支護設計十分必要。
銀星二號煤礦在10#煤層內(nèi)布置有多個綜采工作面。10#煤層平均厚2.87m,煤層傾角5°~24°,全區(qū)穩(wěn)定可采。根據(jù)已有勘探結果,10#煤層偽頂為砂質泥巖,均厚0.3m,隨煤層的開采冒落;直接頂為灰黑色粉砂巖,夾薄層泥巖,均厚2.38m;基本頂為粗砂巖,夾薄層細砂巖,巨厚層狀,均厚為15.7m。
10#煤層的開拓巷道為斜井,斜井與各工作面回采巷道采用車場連接。因斜井與回采巷道層位不同,掘進回采巷道時會形成立交巷道。1131003工作面皮帶順槽開掘至中車場位置時,兩條巷道最近垂距只有2.6m,兩條巷道在該位置均位于10#煤層基本頂粗砂巖中。巷道立交示意圖如圖1所示。
圖1 立交巷道示意圖
施工工作面皮帶順槽至中車場位置附近時,中車場可能出現(xiàn)頂板冒落、巷道變形等現(xiàn)象,可能導致工作面皮帶順槽巷道底板變形,從而影響綜掘安全。為保證施工安全及巷道的使用安全,需對巷道立交位置進行加強支護。
中車場為直墻半拱形巷道,巷道寬度為5m,墻高2.2m。中車場原有支護為普通錨桿支護,間排距為1200×1200mm。
工作面皮帶順槽掘進位置至立交點80m時,對中車場立交點15m范圍內(nèi)采用“錨網(wǎng)+U型鋼棚+臨時木垛”加強支護(如圖2所示)。具體參數(shù)如下:
圖2 立交巷道加強支護區(qū)域示意圖
(1)錨網(wǎng)。對中車場加強支護區(qū)巷道拱脊線以上打設錨桿、網(wǎng),錨桿間排距800×1200mm,加強支護的錨桿在巷道走向上位于原有支護錨桿兩排之間。采用Ф20×2200mm左旋無縱筋錨桿,每根錨桿使用一卷MSK-2370型錨固劑。錨桿錨固力不小于80kN,扭矩力100N·m,托盤為長×寬×厚=120×120×10mm蝶形托盤。鋪設雙層網(wǎng)片,網(wǎng)片采用Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)格100×100mm。
(2)U型鋼棚。在中車場加強支護區(qū)內(nèi)布置型號為29的U型鋼棚加強支護,U型鋼支架棚距1000mm,自加強支護區(qū)中部向兩側布置。
(3)木垛。在中車場加強支護區(qū)內(nèi)使用長2000mm×寬200mm×厚200mm方木呈“#”字型加設臨時木垛4個。木垛間距300mm,木垛布置在加強支護區(qū)中央。綜掘機穿過立交15m范圍后拆除木垛。
工作面皮帶順槽掘進時影響中車場立交區(qū)域的穩(wěn)定。掘進機通過立交區(qū)域后,掘進巷道的穩(wěn)定性同樣值得關注。已有案例表明,立交巷道掘進后,掘進巷道底板容易產(chǎn)生巷道底鼓等變形現(xiàn)象,影響回采期間的安全和正常使用,因此需要對工作面皮帶順槽立交區(qū)域段進行加強支護。工作面皮帶順槽掘進通過立交區(qū)域后,對工作面皮帶順槽立交點底板10m范圍內(nèi)加固,采用工字鋼鋪設和砼底板硬化。具體參數(shù)為:
(1)在皮帶順槽底板以立交點為中心沿巷道走向鋪設一排11#工字鋼,每道工字鋼長10m,每道工字鋼間距0.5m。
(2)對工作鋼鋪設范圍巷道底板進行砼底板硬化,混凝土強度等級為C25,厚度為400mm。
為分析立交段巷道的加強支護效果,對掘進機施工立交區(qū)域前后的巷道變形進行了監(jiān)測。結果表明:1131003皮帶順槽掘進至立交點位置時,立交區(qū)域的中部車場巷道頂?shù)装謇塾嬜畲笠平績H為6mm,巷道無破壞,1131003皮帶順槽無底鼓現(xiàn)象,加強支護措施后,能保證掘進施工的順利進行。目前,1131003工作面已回采完畢,立交段的皮帶順槽和中車場均無異常,加強支護取得了較好的效果。