岔角灘礦井+375m主平硐巷道維修技術(shù)研究

馬來祥

摘 要：在煤礦開采過程中，受各種因素的影響，巷道的原有支護(hù)會(huì)受到不同程度的破壞，影響安全生產(chǎn)，本文介紹了岔角灘礦井+375m主平硐1202～1262m出現(xiàn)鋼拱架變形移位，在巷道修復(fù)過程中，通過采取科學(xué)合理的方法，精心組織，快速高效施工，取得了滿意的效果。

關(guān)鍵詞：井巷工程;支護(hù);拱架變形 ;巷道維修

1 ?引言

在許多水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，隨著時(shí)間的推移，巷道服務(wù)年限的增加，受采動(dòng)的影響，巷道的原有支護(hù)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的破壞， 導(dǎo)致巷道變形，甚至造成巷道垮塌，尤其是在服務(wù)年限較長(zhǎng)的主要巷道，地質(zhì)水文條件復(fù)雜的部位，更容易出現(xiàn)此類情況。如果出現(xiàn)支護(hù)失效，巷道變形，將會(huì)威脅到礦井正常的安全生產(chǎn)，也給企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失。在巷道支護(hù)出現(xiàn)問題，怎樣在最短時(shí)間內(nèi)將巷道修復(fù)，將損失降低到最低，本文將岔角灘礦井+375m主平硐巷道維修的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一些總結(jié)。

2 ?工程概況

2.1 巷道情況

岔角灘+375m主平硐k1+202m～K1+262m段巷道，巖性為黑色碳質(zhì)泥巖，屬于含水地層，巖性遇水極易膨脹變軟，容易風(fēng)化掉渣。當(dāng)初施工時(shí)，支護(hù)設(shè)計(jì)采用11#工字鋼拱架+網(wǎng)片+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，鋼拱架采用11#工字鋼制作，噴射混凝土厚度200mm。巷道施工完畢已經(jīng)兩年時(shí)間，但一直未施工水溝（斷面為1.0m×1.0m）。

2.2 ? 變形的原因

在施工水溝時(shí)，鋼拱架的棚腿出現(xiàn)下沉、內(nèi)偏，下沉500mm左右、內(nèi)偏了600mm左右，巷道全寬只有4000mm（設(shè)計(jì)4600mm），斷面已不能滿足使用，經(jīng)過分析，原因有以下幾點(diǎn)：

第一，由于此段巖層為炭質(zhì)泥巖，巖性較軟且含水，噴射混凝土不能與巖層進(jìn)行有效的粘合，在巷道圍巖應(yīng)力的作用下，出現(xiàn)離層現(xiàn)象，支護(hù)層無法和巖層形成整體;

第二，原巷道在施工時(shí)，底板未作任何處理，受巷道積水的影響，底板巖層水變軟膨脹，在巷道圍巖應(yīng)力的作用下，出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，

第三，水溝未能和巷道斷面一次性開挖成巷，致使在支護(hù)時(shí)，拱架的腳子未能落在水溝底板以下，再次開挖毛水溝后，造成拱架腳子懸空;

第四，巷道的水溝未及時(shí)施工，巷道的底板積水嚴(yán)重，巖層經(jīng)水長(zhǎng)期侵泡，造成巷道底板松軟，且拱架的腳板面積過小，拱架的腳子容易鉆地，再加上拱架和混凝土的自重作用，腳子更容易鉆地;

第五，毛水溝開挖過后，造成拱架內(nèi)腳失去抵抗力，且為了趕工期，毛水溝一次開挖距離過長(zhǎng)，導(dǎo)致失去抵抗力的拱架數(shù)量過多。

2.3 ?維修目標(biāo)

+375m主平硐巷道是全礦井的重要巷道，主要承擔(dān)礦井出煤、運(yùn)輸、人員進(jìn)出、瓦斯抽采、礦井供風(fēng)、供電、通訊、排水等多種任務(wù)，斷面內(nèi)布設(shè)的管線纜非常多。結(jié)合礦井布局和井筒服務(wù)年限，上述功能無法調(diào)整。維修必須達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）巷道的斷面參數(shù)、中腰線必須達(dá)到原設(shè)計(jì)的要求，否則設(shè)備無法通過、皮帶無法運(yùn)行;

（2）巷道的永久支護(hù)必須牢固可靠，在服務(wù)年限內(nèi)，不能出現(xiàn)新的變形，否則影響礦井后續(xù)正常生產(chǎn)。

3 ?處理方案

3.1臨時(shí)處理方法

用φ15.24的錨索做臨時(shí)支護(hù)，在兩架拱架的中間施工3根錨索，位置分別在拱頂正中和兩側(cè)小圓處，錨索深入到基巖2m以上。將11#槽鋼，長(zhǎng)1.2米，中間鉆眼，錨索穿過槽鋼中間的眼，將槽鋼固定在錨索的尾端，槽鋼必須緊托兩架拱架，錨具里面加墊托板，有效防止拱架的繼續(xù)下沉。為巷道的修復(fù)提供必須的安全保障。

3.2永久處理方案

在拱架的腳子澆筑片石混凝土墻，寬700mm，高550mm，底板一次性澆筑。巷道底板進(jìn)行換填處理，巷道設(shè)計(jì)底板以下550mm全部換填處理，材料采用C15片石混凝土，水溝移至皮帶的下方，凈寬800mm，深500mm，水溝趟底300mm;順著巷道方向拱架腳用11#工字鋼穿鞋，并在巷道設(shè)計(jì)底板高度增加11#工字鋼底梁，將拱架兩邊的腳子撐起;拆除原有的噴射混凝土支護(hù)，將拱架復(fù)位，重新噴漿進(jìn)行支護(hù)，混凝土強(qiáng)度C20，厚300mm。人行側(cè)的底板澆筑C15片石混凝土，厚350mm。

3.3施工步驟

3.3.1 先在巷道的兩個(gè)肩窩打設(shè)單體液壓支柱，支柱的頂部必須頂在巷道原有的拱架上，支柱底部必須用長(zhǎng)枕木“穿鞋”，保證支撐力，對(duì)巷道進(jìn)行臨時(shí)的加固支護(hù);

3.3.2人工開挖清理巷道左幫腳子的淤泥、矸石，巷道輪廓線外500mm，巷道輪廓線里700mm范圍的全部清理，更更換拱架棚腿，棚腿之間用11#工字鋼采用焊接方式進(jìn)行連接加固，澆筑擋墻和左幫底板;

3.3.3 左幫的混凝土擋墻和底板全部處理完畢，達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，保證強(qiáng)度的情況下，在按照處理左幫腳子和底板的方法，澆筑右?guī)偷膿鯄偷装?，深度和寬度和左幫相?

3.3.4 兩邊的擋墻和底板澆筑完畢后，利用梭式礦車搭建升拱操作平臺(tái)，升高拱架的工作全部在梭式礦車上完成，巷道中部的單體支柱必須搭設(shè)在梭式礦車。

升高拱架前，將巷道左幫的棚子和腿子連接牢固，并且搭設(shè)好單體支柱，拱架的左邊從單體支柱以下部分不動(dòng)，利用巷道右邊和正中的三根單體支柱升高拱架。將四根單體全部搭設(shè)好后，將拱架上的混凝土及拱架背部的巖石等全部人工采清理干凈，拱架從右邊的棚腿連接處斷開，依次從巷道右邊至左邊的順序給單體支柱加壓，讓拱架緩慢上升，反復(fù)進(jìn)行直至拱架升高至設(shè)計(jì)高度，拱架升高到設(shè)計(jì)高度后，右邊棚子和腿子之間加一節(jié)11#工字鋼，最后進(jìn)行焊接處理。再進(jìn)行噴射混凝土支護(hù);

3.3.5整個(gè)拱架段修復(fù)完畢后，最后進(jìn)行底板剩余部分的換填和水溝澆筑工作。

4 ?經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

4.1 人員組織：巷道維修處理，幾乎全部依靠人力，工效低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，尤其是人工清理淤泥和破除拱架上的混凝土;同時(shí)安全威脅大，隨時(shí)都有可能出現(xiàn)拱架二次下沉，造成巷道破壞受損加重。所以在組織人員時(shí)，必須選排經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)、勞力好的員工進(jìn)行施工，同時(shí)安排專人觀察拱架的變化情況，出現(xiàn)異常，必須立即停止施工并撤人;

4.2 拱架復(fù)位：整個(gè)修復(fù)過程中，拱架復(fù)位是最關(guān)鍵的一環(huán)，能否將拱架恢復(fù)原位，直接關(guān)系到修復(fù)效果，也是巷道維修是否成功的重要評(píng)判依據(jù)之一。在拱架上焊接一個(gè)小金屬塊，用單體液壓支柱將拱架抵回原位。在復(fù)位過程中，如果在操作不當(dāng)或強(qiáng)行復(fù)位，都有可能導(dǎo)致拱架整體垮塌，造成更大的破壞，加大修復(fù)的難度和施工危險(xiǎn);

4.3 排水處理：主平硐為穿層巷道，通過裂隙和構(gòu)造，有水導(dǎo)入到此段巷道內(nèi)，造成巷道淋水嚴(yán)重，為了不讓巷道中的淋水順著拱架的后壁滲入到巷道的底板，必須在巷幫預(yù)埋放水孔。

4.4 充填處理：此段巷道經(jīng)過兩次的施工，巷道頂部空頂嚴(yán)重，垮落高度達(dá)5m左右，巖層在淋水的長(zhǎng)期侵泡下，極易冒落，對(duì)拱架等支護(hù)實(shí)體形成沖擊破壞。對(duì)頂部進(jìn)行充填處理，可以對(duì)支護(hù)層形成一定的保護(hù)，避免垮落下來的矸石直接沖擊支護(hù)層，起到一定的緩沖保護(hù)效果。

5 ?取得效果

經(jīng)過50天的施工，近60m巷道，75架支架全部修復(fù)完畢，修復(fù)后，巷道的中線、腰線、全寬、全高全部達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了使用的要求，通過近半年時(shí)間的觀察，巷道基本無變形，維修的整體效果比較理想。

6 ?不足之處

6.1破除混凝土和清理矸石，由于受施工條件限制，全部需要人工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工效低;

6.2充填材料應(yīng)該選用密度較小，質(zhì)量輕的材料，盡量減小拱架承受的重量。

（四川川煤第六工程建設(shè)有限公司 ?四川 ?成都 ? 610023）