巷道掘進(jìn)過(guò)老空注漿充填區(qū)施工方法及支護(hù)探討

白偉偉

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)長(zhǎng)治有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100)

荊寶煤業(yè)三采區(qū)回風(fēng)巷在掘進(jìn)過(guò)程中遇到一老空區(qū)，老空為跨度×凈長(zhǎng)×凈高=15 m×10 m×5.6 m，體積約750 m3，通過(guò)對(duì)老空進(jìn)行注漿充填加固(見(jiàn)圖1)，實(shí)際注漿約167.3 t。并對(duì)注漿充填效果進(jìn)行了驗(yàn)證，使用錨桿機(jī)向上鉆探注漿材料，注漿材料已接頂，使用手持式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)鉆探左右兩幫各鉆探10 m均為注漿充填材料。但是，如何確保巷道掘進(jìn)過(guò)老空期間的安全作業(yè)，就成了下一步工作的難點(diǎn)。

圖1 三采區(qū)回風(fēng)巷過(guò)3號(hào)老空位置平面示意

1 施工方法

由于老空已經(jīng)進(jìn)行注漿充填，過(guò)老空期間，按照揭露老空方式進(jìn)行管理，即要短探驗(yàn)證，鉆孔深度必須超過(guò)5 m，鉆孔有水及有毒有害氣體涌出時(shí)，進(jìn)行疏放，鉆孔疏放干凈無(wú)水涌出、瓦斯排放干凈后，確認(rèn)安全的前提下，方可繼續(xù)向前掘進(jìn)。

過(guò)老空期間永久支護(hù)采用單一梯形工字鋼棚支護(hù)，過(guò)老空后5 m，永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索+梯形工字鋼棚復(fù)合支護(hù)。臨時(shí)支護(hù)打設(shè)超前錨桿配合使用金屬前探梁，兩幫存在注漿材料破碎、未凝結(jié)成塊、片幫等情況時(shí)，要及時(shí)打設(shè)逼幫柱進(jìn)行護(hù)幫[1]。

1) 向前掘進(jìn)時(shí)，必須進(jìn)行探放水作業(yè)，當(dāng)前方存在積水、積氣、注漿料未凝固、填充不實(shí)時(shí)，必須停止掘進(jìn)，及時(shí)砌筑注漿磚墻，重新打設(shè)注漿鉆孔進(jìn)行注漿加固。

2) 在過(guò)空期間，每掘進(jìn)2 m，使用錨桿機(jī)向上鉆探探明接頂情況，以及使用手持式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)探明左右兩幫注漿情況，當(dāng)注漿材料不接頂或兩幫注漿材料厚度小于10 m時(shí)，停止掘進(jìn)，重新打鉆孔進(jìn)行注漿加固至直接頂。當(dāng)注漿材料頂板不穩(wěn)定存在垮落風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，必須停止掘進(jìn)，重新打鉆孔進(jìn)行注漿加固，待注漿材料穩(wěn)定凝固后，在掘進(jìn)前先進(jìn)行探放水作業(yè)[2]。

3) 搭設(shè)可靠的腳手架操作平臺(tái)，施工人員必須佩戴安全帶，為防止因操作不當(dāng)工鋼棚不慎掉落，安全帶佩戴太近躲閃不開(kāi)砸傷施工人員，安全帶的固定必須滯后迎頭工鋼棚支護(hù)三架。施工人員必須穿戴公司統(tǒng)一的鐵頭雨鞋、專用勞保手套[3]。

4) 過(guò)老空期間，梯形工字鋼棚支護(hù)棚距為500 mm，截割后，架棚作業(yè)前，注漿頂板破碎垮落超過(guò)巷道過(guò)空期間設(shè)計(jì)高度時(shí)，架棚時(shí)必須進(jìn)行絞頂，架棚前，首先鋪設(shè)金屬網(wǎng)接頂和接幫，金屬網(wǎng)規(guī)格：網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm，頂金屬網(wǎng)長(zhǎng)4 200 mm，寬1 100 mm，兩幫金屬長(zhǎng)3 600 mm，寬1 100 mm,相鄰的兩片金屬網(wǎng)重合搭接寬度50 mm，同一循環(huán)內(nèi)頂網(wǎng)與幫網(wǎng)重合搭接寬度50 mm，相鄰金屬網(wǎng)搭接時(shí)均采用16號(hào)鐵絲聯(lián)接，孔孔相連，雙絲三扣，梳理成辮。

5) 安裝棚腿時(shí)，必須調(diào)整好棚腿扎角，棚腿必須放在實(shí)底上。否則，必須“穿鞋”，確保工鋼棚支撐有力。立棚腿時(shí)，必須至少安排2人同時(shí)將棚腿扶穩(wěn)，防止傾倒傷人。架第一架工字鋼棚時(shí)，必須在棚腿兩側(cè)打設(shè)固定錨桿將棚腿固定牢固，安裝其他棚腿時(shí)，必須先使用拉桿將棚腿臨時(shí)固定。

6) 安裝棚梁時(shí)，必須先合一頭后再合另一頭。安裝棚梁期間嚴(yán)禁任何人員在下方行走、逗留。將棚梁兩端合口后，先使用拉桿將棚梁連接固定，根據(jù)巷道中線調(diào)整工鋼棚扭斜度。在工字鋼梯形棚棚梁的兩端與煤幫之間空隙處插入木楔背緊、剎牢，將工字鋼梯形棚整體固定。檢查架設(shè)質(zhì)量符合要求后，及時(shí)使用木板將工鋼棚與頂幫之間空隙背緊背牢，背板之間的縫隙使用木楔剎緊背牢。

7) 架棚作業(yè)必須由外向里逐架架設(shè)，工鋼棚之間必須上齊拉桿，接實(shí)頂幫，每完成一架驗(yàn)收合格后，再架設(shè)下一架工字鋼棚。

8) 安全通過(guò)3號(hào)老空30 m后，對(duì)工鋼棚支護(hù)段進(jìn)行噴漿。

2 臨時(shí)支護(hù)

過(guò)老空期間，采用打設(shè)超前錨桿配合使用金屬前探梁作為頂板臨時(shí)支護(hù)方式，兩幫打設(shè)逼幫柱進(jìn)行護(hù)幫。

2.1 打設(shè)超前錨桿臨時(shí)支護(hù)方式

過(guò)老空期間，為了確保安全，打設(shè)超前錨桿進(jìn)行頂板管理。錨桿的末端必須打設(shè)在穩(wěn)定的注漿頂板中，確保超前錨桿末端支撐點(diǎn)穩(wěn)定。架棚時(shí)，將錨桿的外露端置于梯形工字鋼棚的棚梁上，確保接頂嚴(yán)實(shí)，防止棚梁之間空隙處局部漏頂。支護(hù)相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)圖2。

圖2 三采區(qū)回風(fēng)巷過(guò)老空超前錨桿支護(hù)示意(mm)

2.2 金屬前探梁臨時(shí)支護(hù)布置形式

在掘進(jìn)工作面迎頭處的頂板上安裝3根金屬前探梁，前探梁末端距迎頭的距離不得超過(guò)200 mm。

前探梁安裝到位后，將其末端焊制的防滑鐵鏈掛在頂金屬網(wǎng)上，防止前探梁下滑傷人，防滑鐵鏈長(zhǎng)度不小于0.5 m。最后在前探梁托起的金屬網(wǎng)下方至少均勻布置4塊長(zhǎng)木板護(hù)頂，木板采用長(zhǎng)×寬×厚=1 200 mm×200 mm×50 mm優(yōu)質(zhì)木板，在木板與前探梁之間的空隙使用木楔背緊，使木板接頂嚴(yán)實(shí)(木板或方木不得影響工鋼梁安裝位置)。移動(dòng)前探梁期間班組長(zhǎng)必須在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)作業(yè)，臨時(shí)支護(hù)安裝完畢后，人員站在臨時(shí)支護(hù)下按排距要求調(diào)整好工鋼梁。

2.3 逼幫柱臨時(shí)支護(hù)方式

打設(shè)在當(dāng)前循環(huán)頂板下方，兩幫各布置1根逼幫柱，距離巷道兩幫200 mm。木點(diǎn)柱采用長(zhǎng)度不小于3.6 m且直徑不小于160 mm的優(yōu)質(zhì)松木，柱帽規(guī)格：長(zhǎng)×寬×厚=500 mm×250 mm×150 mm，柱帽長(zhǎng)邊垂直于巷道掘進(jìn)方向布置，柱窩深度不小于200 mm，要打在堅(jiān)硬的底板上，最后采用尼龍繩將逼幫柱上端固定在工鋼棚梁上，防止發(fā)生傾斜歪倒傷人，見(jiàn)圖3。

圖3 三采區(qū)回風(fēng)巷過(guò)老空金屬前探梁臨時(shí)支護(hù)示意(mm)

3 過(guò)空后5 m永久支護(hù)

通過(guò)老空后5 m范圍內(nèi)，永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索(見(jiàn)圖4)+工字鋼梯形棚復(fù)合支護(hù)，工字鋼梯形棚支護(hù)與上文一致。

圖4 三采區(qū)回風(fēng)巷錨網(wǎng)永久支護(hù)(mm)

3.1 頂板支護(hù)

頂錨桿采用D20 mm×2 400 mm的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，配合高強(qiáng)度錨桿螺母、高強(qiáng)度托板調(diào)心球形墊、減摩墊圈，120 mm×120 mm×10 mm高強(qiáng)度托盤，錨固劑采用1支MSK2335和1支MSZ2360型樹(shù)脂藥卷。布置方式為間排距900 mm×1 000 mm，錨桿向外傾斜15°布置，距兩側(cè)煤幫200 mm。鋼筋梯規(guī)格由D14 mm圓鋼焊接，鋼筋梯寬80 mm，根據(jù)頂板寬度進(jìn)行裁截。金屬網(wǎng)由10號(hào)鐵絲制成，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm，網(wǎng)片長(zhǎng)4 200 mm，寬1 100 mm。

錨索采用D18.9 mm×7 m的鋼絞線，每排布置2根，排排打設(shè)，間距2 000 mm×1 000 mm；配套300 mm×300 mm×14 mm托盤及配套鎖具，托盤承載能力為353 kN。每孔采用1支MSK2335和2支MSZ2360樹(shù)脂藥卷錨固。打設(shè)的錨索必須用雙股10號(hào)鐵絲捆綁成十字形將錨索吊掛在金屬網(wǎng)上，把鎖具及托盤捆綁在鐵絲范圍內(nèi)，防止頂板來(lái)壓崩斷錨索傷人及損壞設(shè)備。

3.2 兩幫支護(hù)

錨桿采用D20 mm×2 000 mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，間排距800 mm×1 000 mm，兩幫上部錨桿距頂板200 mm，幫下部錨桿距底板200 mm；配合高強(qiáng)度錨桿螺母、高強(qiáng)度托板調(diào)心球形墊、減摩墊圈，120 mm×120 mm×10 mm高強(qiáng)度托盤。錨固劑采用1支MSK2335和1支MSZ2360型樹(shù)脂藥卷。鋼筋梯由D14 mm圓鋼焊接，寬80 mm，長(zhǎng)3 500 mm。金屬網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm，網(wǎng)片規(guī)格3 600 mm×1 100 mm，由10號(hào)鐵絲制成。

4 結(jié) 語(yǔ)

三采區(qū)回風(fēng)巷過(guò)老空注漿充填區(qū)時(shí)，通過(guò)科學(xué)的施工方法和合理的臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)，實(shí)現(xiàn)了巷道安全快速掘進(jìn)，順利通過(guò)了老空注漿充填區(qū)。