順槽巷道地坪快速施工技術(shù)探析

王 磊，王建輝，王樹明

(陜西彬長(zhǎng)文家坡礦業(yè)有限公司，陜西 彬州 713500)

0 引言

文家坡礦井首采盤區(qū)41盤區(qū)巷道埋深約750 m，由于受相鄰火石咀煤礦采空區(qū)及小靈臺(tái)背斜構(gòu)造影響，礦壓較大，底鼓嚴(yán)重，并且采面回風(fēng)順槽受采動(dòng)影響，礦壓顯現(xiàn)更加明顯，巷道底鼓極為嚴(yán)重，底鼓破壞后混凝土地坪極難處理，嚴(yán)重影響井下的安全生產(chǎn)及巷道使用。為了解決混凝土地坪底鼓破壞后難處理的問題，文家坡煤礦經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)取消了順槽巷道混凝土地坪，根據(jù)井下實(shí)際情況先后采取了灰土結(jié)石地坪、鋼板地坪，均取得了較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

陜西彬長(zhǎng)文家坡礦業(yè)公司礦井井田面積79.69 km2，井田資源量7.29億t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量3.47億t，核定生產(chǎn)能力400萬(wàn)t/a，服務(wù)年限61.2 a，屬于弱沖擊地壓礦井。采煤工作面采用兩巷布置，即回風(fēng)順槽、運(yùn)輸順槽，其中回風(fēng)順槽靠近采空區(qū)，回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)地坪為混凝土地坪，用于工作面安裝及日常運(yùn)輸車輛通行。

2 灰土結(jié)石地坪

灰土結(jié)石地坪又稱三合土地坪，是利用黃土、石子、生石灰經(jīng)過一定比例混合加水碾壓成型的一種地坪，其特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、快捷、費(fèi)用低廉，但缺點(diǎn)是遇水會(huì)失去強(qiáng)度。

文家坡煤礦4103、4104工作面回風(fēng)順槽頂板淋水及底板出水點(diǎn)較少，現(xiàn)場(chǎng)條件適合使用灰土結(jié)石地坪。但文家坡煤礦支架和支架搬運(yùn)車總重量達(dá)78 t，灰土結(jié)石地坪強(qiáng)度是否滿足安裝運(yùn)輸要求，安裝結(jié)束后地坪是否還能維持使用成為擺在面前的技術(shù)難題。為此文家坡煤礦認(rèn)真研究、積極論證，一是通過改變黃土、石子、生石灰三者的配合比，提高現(xiàn)場(chǎng)碾壓次數(shù)以提高灰土結(jié)石地坪承載強(qiáng)度；二是針對(duì)巷道底板滲水區(qū)段采取施工混凝土地坪的方式進(jìn)行過渡；三是針對(duì)巷道頂板淋水區(qū)段采取斜掛導(dǎo)水棚方式進(jìn)行集水引流；四是針對(duì)水管跑冒滴漏現(xiàn)象采取定期巡查的方式加以消除；五是針對(duì)個(gè)別區(qū)段灰土結(jié)石地坪遇水濕滑現(xiàn)象，采取鋪撒生石灰加米石的方式進(jìn)行水分吸收和增大摩擦力；六是為防止后期使用過程中巷道積水對(duì)地坪的破壞，施工過程中，將地坪鋪設(shè)成左高右低、高差100 mm，以便巷道水及時(shí)流到低處的水溝內(nèi)；七是巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)地坪出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，及時(shí)灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。經(jīng)過充分論證及地面碾壓試驗(yàn)后，先后在4103、4104工作面施工了灰土結(jié)石地坪，灰土結(jié)石地坪厚度200 mm。

2.1 施工工藝

灰土結(jié)石地坪配合比(干密度)為石灰∶黃土∶石子=10∶49∶40，材料選用：①石灰——選用石灰等級(jí)為Ⅲ級(jí)的生石灰，現(xiàn)場(chǎng)制成新鮮的消石灰；②粗骨料——石子選用粒徑為10～30 mm碎石，含泥量≤2%；③黃土——當(dāng)?shù)攸S土，含水率13%～17%，顆?！? mm，有機(jī)物含量不大于5%。按照配合比采用WBC400水穩(wěn)拌合機(jī)地面拌和后，用無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸至施工地點(diǎn)。

灰土結(jié)石地坪施工前將浮渣清理干凈，并用22 t壓路機(jī)對(duì)巷道底板進(jìn)行碾壓。巷道水溝側(cè)留設(shè)寬300 mm不鋪設(shè)灰土結(jié)石，鋪設(shè)形成斜面作為巷道水溝。

灰土結(jié)石地坪施工：灰土結(jié)石地坪分2層進(jìn)行，第1層灰土結(jié)石由人工配合五零挖掘機(jī)攤鋪灰土結(jié)石混合料，虛鋪厚度200 mm、壓實(shí)，第1層灰土結(jié)石施工完成超過100 m后立即施工第2層灰土結(jié)石，虛鋪厚度150 mm、壓實(shí)；在施工第2層前，先在已完成的第1層灰土結(jié)石表面人工均勻撒一層10～30 mm碎石并用6 t壓路機(jī)靜壓一遍，以增強(qiáng)2層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。

碾壓工藝：用6 t雙鋼輪壓路機(jī)先靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓2遍；然后用22 t壓路機(jī)靜壓至無(wú)明顯輪跡為止。碾壓順序先兩邊后中間、輪跡重合不得小于1/3。

2.2 地坪日常維護(hù)

為了保持灰土結(jié)石地坪的持久使用，有效保證工作面回采期間行人、行車安全通暢，需要加強(qiáng)日常維護(hù)。

防護(hù)：主要防范管路跑冒滴漏、導(dǎo)水棚損壞漏水、局部底板滲水。要求每班巡視回順巷道，發(fā)現(xiàn)以上問題及時(shí)匯報(bào)并進(jìn)行處理，并將地坪上積水用掃帚掃除，以防浸泡損壞。

養(yǎng)護(hù)：正常情況下，灰土結(jié)石地坪每天要進(jìn)行一次輕微灑水以保持濕度防止干裂損壞(地面使用)，但鑒于井下特別是回風(fēng)順槽巷道空氣濕度較大，正常情況下空氣濕度能夠滿足灰土結(jié)石地坪水分需要，無(wú)需另行灑水。但發(fā)現(xiàn)地坪出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，還需灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。要求每天巡視回順巷道，發(fā)現(xiàn)地坪出現(xiàn)干裂跡象及時(shí)輕微灑水，以地坪不積水為原則。

修護(hù)：灰土結(jié)石地坪出現(xiàn)以下幾種形式破壞時(shí)，可采用下述方法進(jìn)行修護(hù)。①遇水表皮濕滑——用生石灰和米石以1∶2的比例充分?jǐn)嚢杌旌线M(jìn)行鋪撒，厚度不超過3 mm即可。②遇水深度泥化——用鐵鍬徹底剝除粘泥，然后鋪墊混凝土混合干料，踩平踩實(shí)即可。③邊緣長(zhǎng)度塌陷——巷道邊緣地坪因底層浸水軟化，再遇車輪碾壓出現(xiàn)塌陷且距離較長(zhǎng)時(shí)，可采取鋪墊灰土結(jié)石、混凝土混合干料等措施處理即可。④巷道底鼓開裂——巷道中間出現(xiàn)底鼓影響行車安全時(shí)，可將中間鼓包削平，再向開裂縫隙中灌入水泥灰，防止來水浸入破壞地坪。

2.3 效果分析

灰土結(jié)石地坪在文家坡煤礦已施工2個(gè)工作面，即4103、4104工作面，其中4103工作面已回采并回撤完畢、4104工作面正在回采中?；彝两Y(jié)石地坪與混凝土地坪施工情況及費(fèi)用對(duì)比分析見表1。

表1 灰土結(jié)石地坪與混凝土地坪對(duì)比

根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)：施工2 500 m灰土結(jié)石地坪，一般用時(shí)20～25 d，最快施工速度達(dá)200 m/d；工作面支架安裝完畢，灰土結(jié)石地坪僅出現(xiàn)不足5 mm車痕，除此之外，無(wú)其他形式破壞，地坪基本完好無(wú)損，使用效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，后期按照措施維護(hù)，能保證正常通車。

3 鋼板地坪

文家坡煤礦4105備采工作面順槽頂板淋水、底板出水較多，不適合施工灰土結(jié)石地坪；并且巷道局部底鼓嚴(yán)重地段平均底鼓50～100 mm/d，如施工混凝土地坪，一是巷道底鼓后混凝土地坪破除困難，二是混凝土地坪施工太慢，影響采面正常接續(xù)。

為確保接續(xù)工作面按期順利安裝，同時(shí)解決地坪底鼓破壞后難處理的問題，對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)山東能源新巨龍能源有限公司鋼板地坪使用經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)鋼板地坪井下使用條件及安全可靠性進(jìn)行研究論證，決定對(duì)4105工作面地坪進(jìn)行優(yōu)化，取消混凝土地坪，改為鋪設(shè)施工速度更快的鋼板地坪，局部積水區(qū)段施工混凝土地坪。

3.1 施工工藝

鋼板地坪使用規(guī)格為2 m×1 m花紋鋼板拼接而成，鋼板長(zhǎng)邊沿巷道橫向鋪設(shè)2塊，橫向鋼板間距200 mm(鋪設(shè)后用煤矸石填平)，鋼板短邊沿巷道鋪設(shè)、通過銷子進(jìn)行無(wú)縫連接。鋼板距煤墻400 mm(鋪設(shè)后用煤矸石填平)、距煤柱側(cè)700 mm(留有水溝等)。

鋼板制作：鋼板地坪鋼板采用10號(hào)工字鋼焊接作骨架，上敷花紋鋼板，鋼板表面設(shè)防滑條，采用焊接工藝，鋼板規(guī)格為2 m×1 m，單塊重量約325 kg，框架底座的前后側(cè)設(shè)有銷耳，采用規(guī)格為φ28 mm×100 mm的圓鋼銷連接。具體加工形式如下：①單面覆蓋厚度10 mm、長(zhǎng)度2 m、寬度1 m的花紋鋼板，材質(zhì)為Q235。②框架選用10號(hào)工字鋼，形成長(zhǎng)度2 m、寬度1 m的框架，框架中平均分布橫向2組、縱向5組，相同工字鋼間距采用對(duì)稱分布。③鋼板前后分別焊接厚度為20 mm的耳子，耳子為插接后穿銷子連接件，耳子上開φ32 mm的孔，用于插銷子固定，其中長(zhǎng)邊的鋼板需伸出1 600 mm×32 mm(長(zhǎng)×寬)的護(hù)板，作用于搭接鋼板時(shí)減小鋼板間的接縫。④鋼板覆蓋面上斜向“V”型焊防滑條，采用φ10 mm的鋼筋，鋼筋底部與覆蓋面焊接，要求接觸面全部焊接，防滑條與鋼板長(zhǎng)邊夾角45°。⑤鋼板之間連接必須使用φ28 mm×100 mm的圓銷兩側(cè)加墊圈，兩側(cè)插φ4 mm的開口銷固定。

鋼板地坪鋪設(shè)：①巷道修整——鋪設(shè)鋼板前使用挖機(jī)、風(fēng)鎬或手鎬破除底板鼓包并將凹坑墊平，將破除的煤矸及時(shí)運(yùn)走，平整路面，順平巷道底板，確保巷道高度符合設(shè)計(jì)要求。②水溝處理——巷道平整路面的同時(shí)對(duì)煤柱側(cè)水溝進(jìn)行二次開挖清理，保證水溝底板成一張坡。③鋪設(shè)鋼板采用邊下放、邊鋪設(shè)，由巷口開始由外向里逐步鋪設(shè)，鋼板直接鋪設(shè)在底板上，必須保證車輛運(yùn)行過程中無(wú)晃動(dòng)現(xiàn)象，出現(xiàn)局部晃動(dòng)時(shí)使用沙石料進(jìn)行填平校正。④鋼板鋪設(shè)完成后，確保前后鋪設(shè)鋼板路面平齊，對(duì)出現(xiàn)不齊、不平處使用移溜器或干料回填等方法進(jìn)行調(diào)平調(diào)齊，鋼板鋪完后行車時(shí)，鋼板不能有晃動(dòng)及碰撞聲音。⑤鋼板在有坡度底板上鋪設(shè)時(shí)，必須每隔30 m打設(shè)一組地錨，地錨必須采用螺紋錨桿固定，錨桿外露不得超過鋼板上平面。

3.2 鋼板地坪日常管理

采面超前壓力影響回順超前200 m范圍，待4105工作面設(shè)備安裝完成，回順超前單體施工前，對(duì)回順超前200 m范圍所鋪設(shè)的鋼板進(jìn)行拆除回收。工作面推釆期間，每天8點(diǎn)班對(duì)鋼板進(jìn)行回收，最后一塊鋼板距超前200 m單體外端不超過10 m，回收時(shí)將連接銷一并穿到鋼板上帶齊卡銷，不得遺失?；厥盏匿摪逶诘孛孢M(jìn)行除銹刷漆處理，并統(tǒng)一存放。工作面回采期間，安排專人對(duì)所鋪設(shè)鋼板進(jìn)行巡視，局部底鼓導(dǎo)致鋼板傾斜時(shí)立即安排人員拆掉連接銷，對(duì)底板進(jìn)行起底處理后，重新鋪設(shè)鋼板、安裝連接銷。

日常維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)如下：①不得出現(xiàn)鋼板下沉、異響、晃動(dòng)現(xiàn)象。②前后鋼板必須使用銷軸、插銷連接固定牢固。③左右鋼板中縫寬度一致。橫向及縱向相鄰鋼板高低錯(cuò)差小于20 mm。④鋼板質(zhì)量完好，無(wú)彎曲變形、防滑條無(wú)開焊現(xiàn)象。⑤更換鋪設(shè)鋼板要先以一側(cè)為主，再插接另一側(cè)，鋼板之間連接必須使用φ28 mm×100 mm的圓銷兩側(cè)加墊圈，兩側(cè)插φ4 mm的開口銷固定。⑥當(dāng)巷道底鼓導(dǎo)致鋼板橫向坡度大于6°時(shí)，安排專人對(duì)底鼓段起底、維護(hù)，底板整平到位后進(jìn)行鋪設(shè)鋼板。⑦若路面低洼處不能得到及時(shí)有效處理，鋼板長(zhǎng)期使用于低洼不平路面，經(jīng)膠輪車長(zhǎng)期碾壓導(dǎo)致鋼板變形，鋼板沿長(zhǎng)邊變形尺寸大于100 mm，必須及時(shí)對(duì)鋼板進(jìn)行更換。

3.3 效果分析

文家坡煤礦4105接續(xù)工作面鋼板地坪已鋪設(shè)完畢，鋪設(shè)2 500 m鋼板地坪用時(shí)20 d，最快施工速度達(dá)200 m/d。

鋼板地坪第1次投資較大，且需要提前半年加工制作鋼板，每塊鋼板地坪費(fèi)用為3 950元，每米鋼板地坪費(fèi)用為7 900元，但后期鋼板地坪能回收復(fù)用，升井修復(fù)后再鋪設(shè)到下一個(gè)采面，預(yù)計(jì)可以服務(wù)10個(gè)采面地坪，服務(wù)10個(gè)工作面后平均成本為790元/m，可以極大地節(jié)約成本費(fèi)用。鋼板地坪與混凝土地坪施工情況及費(fèi)用對(duì)比分析見表2。

表2 鋼板地坪與混凝土地坪對(duì)比

4 結(jié)論

文家坡礦井通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件的對(duì)比及分析，先后對(duì)順槽巷道采取灰土結(jié)石地坪、鋼板地坪，實(shí)現(xiàn)了順槽巷道地坪的快速施工，確保了備采工作面的正常安裝，同時(shí)也節(jié)省了生產(chǎn)成本，巷道底鼓破壞后也易于起底施工，取得了較好的使用效果及經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)同等條件順槽巷道地坪快速施工有一定借鑒意義。