大斷面硐室快速掘進(jìn)及小層間距過巷加固方案與技術(shù)分析

1、 大斷面硐室快速掘進(jìn)及小層間距過巷加固方案與技術(shù)分析 李德寶【Summary】中煤新集劉莊煤礦131101膠帶順槽機(jī)頭硐室斷面大，同時(shí)掘進(jìn)期間將從1311采區(qū)軌道上山上方穿過，最小層間距3.6m，通過優(yōu)化施工方案與技術(shù)，采用臺(tái)階法分次截割施工法及采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的加固支護(hù)形式，達(dá)到安全、快速、高效，確保了掘進(jìn)安全，達(dá)到了快速掘進(jìn)的目的。【Key】大斷面硐室 快速掘進(jìn) 方案 技術(shù) 過巷1工程概況劉莊井田位于安徽省阜陽市潁上縣北部，南距潁上縣城20km，西至阜陽市40km。東西走向長約16.0km，南北寬3.58.0km，面積約82.2km2。劉莊煤礦始建于2003年2月，20

2、07年6月建成投產(chǎn)，2018年11月核定生產(chǎn)能力1100萬噸/年，工作面采用綜合機(jī)械化生產(chǎn)，一次采全高，全部垮落法管理采空區(qū)頂板。因使用設(shè)備大，設(shè)計(jì)斷面普片要求較大，礦井產(chǎn)量大，工作面接替較緊張，對掘進(jìn)單進(jìn)有較高的要求。131101膠帶順槽機(jī)頭硐室，設(shè)計(jì)長度為99.412m，其中大斷面共計(jì)33m，掘?qū)?.76m，掘高5.28m，掘面積達(dá)到38.02，屬于大斷面拱形斷面。采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，斷面內(nèi)巖石硬度f8。硐室掘進(jìn)期間將過1311采區(qū)軌道上山，最小層間距3.6m。131101膠帶順槽機(jī)頭硐室施工存在3個(gè)難題：一是受工作面接替工期制約，施工工期短，要求該硐室施工工期不超過一個(gè)月;二是大斷面綜掘機(jī)掘

3、進(jìn)施工，頂板、幫部安全管理難度大;三是過巷層間距小，通過設(shè)備（EBZ-200C型掘進(jìn)機(jī)）重量達(dá)58t，過巷加固要求高，在不影響掘進(jìn)的前提下，需提前采取有效加固措施。2大斷面硐室快速掘進(jìn)施工方案2.1支護(hù)參數(shù)及要求131101膠帶順槽機(jī)頭硐室分別穿細(xì)砂巖、泥巖層施工，頂板較穩(wěn)定，為確保巷道支護(hù)強(qiáng)度，該巷道采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)形式，錨桿選用桿體規(guī)格為22mm、L=2500mm的高強(qiáng)度、高預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹脂錨桿，間排距800800mm，每排21根。錨索選用21.8mm、L=9200mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，間排距16001200mm，每排8根。混凝土：水泥選用不低于PC32.5R級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，黃沙為純凈

4、中粗河沙，瓜子片粒徑為510mm的碎石子。速凝劑型號(hào)為J85型。2.2硐室掘進(jìn)施工方案優(yōu)化131101膠帶順槽機(jī)頭硐室采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，巷道斷面大，為確保掘進(jìn)期間安全管理，采用臺(tái)階法分次截割施工法：先施工上臺(tái)階（3.5m高），待巷道貫通后再采用綜掘機(jī)統(tǒng)一鏟底，達(dá)到設(shè)計(jì)高度;綜掘機(jī)截割上臺(tái)階時(shí)，因巷道跨度大（寬8.76m），一次截割成巷需要180分鐘，存在頂板空頂時(shí)間長，頂板易片掉，對安全管理不利，為確保掘進(jìn)期間頂板安全，施工時(shí)采用綜掘機(jī)分次截割，即綜掘機(jī)截割右側(cè)（面向迎頭）臨時(shí)支護(hù)錨桿支護(hù)綜掘機(jī)截割左側(cè)（面向迎頭）臨時(shí)支護(hù)錨桿支護(hù)。因巷道斷面較大，掘進(jìn)過程中錨索支護(hù)滯后距離頂部錨索滯后距離由30

5、m調(diào)整為距迎頭不超過5m，肩窩兩側(cè)錨索滯后迎頭距離由30m調(diào)整為不超過20m。2.3作業(yè)循環(huán)圖表3小層間距過巷加固方案與技術(shù)131101膠帶順槽機(jī)頭硐室掘進(jìn)期間將過1311采區(qū)軌道上山，最小層間距3.6m。1311采區(qū)軌道上山原支護(hù)形式為錨網(wǎng)索支護(hù)?，F(xiàn)對過巷段方案進(jìn)行優(yōu)化，對1311采區(qū)軌道上山前后5m共計(jì)18m范圍采用套棚（U型棚）+噴漿+深淺孔注漿的支護(hù)形式。（1）U型棚采用36U型三節(jié)鋼棚，棚距為450mm，采用水泥背板腰幫接頂，共計(jì)41棚。每搭接處采用三道卡纜，卡纜間距200mm，并采用M30的螺母和M30*160mm的螺絲固定。 U型棚采用5道拉條緊固，拉條采用10槽鋼加工，棚梁正中

6、偏東側(cè)200mm一道，棚梁卡纜搭接處朝上200mm各一道，兩側(cè)幫部位置各一道;各拉條螺絲要齊全、緊固有效。（2）套棚結(jié)束后，對過巷段前后10m進(jìn)行噴漿覆蓋，噴漿厚度不小于100mm。（3）噴漿結(jié)束后對噴漿段進(jìn)行深、淺孔聯(lián)合注漿。注漿錨桿：用20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，L=2000mm，其中注漿段1300mm，桿體上每隔300mm對稱T字型布置梅花6mm的注漿孔。注漿材料：采用單液水泥漿，水泥選用P.c32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比為0.71.0。過巷段采用淺孔注漿，采用20mm錨注管，打眼孔深1950mm，每排布置3個(gè)注漿孔，分別布置在頂部及兩肩窩。過巷段兩側(cè)采用深、淺孔聯(lián)合注

7、漿，采用20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，長度分別為L=1000mm、L=2000mm、L=3000mm搭配使用，兩頭制作M20的螺紋，注漿管之間用配套的束結(jié)（卡箍）連接，最末端再連接錨注管，打眼孔深810m。（4）注漿工藝：注漿參數(shù)的選擇：注漿時(shí)先用稠漿注淺部孔，淺孔正常注漿壓力控制在0-1MPa，如附近有跑漿的地方應(yīng)及時(shí)封堵，由于有深孔卸壓，注漿壓力小比較好封，淺層低壓注漿要反復(fù)壓入、反復(fù)封堵，等長管返水、返漿時(shí)暫停注漿，1個(gè)班后，進(jìn)行深孔高壓注漿，注漿壓力3-4MPa。深孔注漿過程中，由于交接班或現(xiàn)場設(shè)備故障停機(jī)要及時(shí)用清水沖孔，故障排除后，繼續(xù)壓入漿液。注漿前耐壓試驗(yàn)：注漿前

8、，先對各連接管路、閥門、設(shè)備等進(jìn)行檢查后用清水試壓，試驗(yàn)壓力必須大于最大注漿壓力的1.5倍，且不得小于15min。要求注漿錨桿（管）深、淺孔要一并進(jìn)入孔內(nèi)，同時(shí)采用小木楔固定，為有效防止漏漿，采用”先黃泥后錨固劑“進(jìn)行封孔，封孔前用雙股12#以上鐵絲與注漿管進(jìn)行綁扎，作為注漿期間槍頭的二次保護(hù)，封孔時(shí)間不少于10分鐘，然后再進(jìn)行注漿。注漿管外露：注漿管外露長度為100-200mm。注漿擴(kuò)散半徑：注漿擴(kuò)散半徑根據(jù)巷道圍巖裂隙發(fā)育情況和現(xiàn)場試驗(yàn)取15m。注漿壓力（終壓）：淺孔注漿壓力為0-1MPa，深孔壓力3-4MPa，墻基注漿孔壓力0-2MPa，校驗(yàn)孔壓力不超過2Mpa，穩(wěn)定時(shí)間達(dá)1min。（5）注漿的效果：深淺孔聯(lián)合注漿，主要采用低壓滲透，高壓劈裂相結(jié)合的方式，將漿液注入到巷道周邊圍巖裂隙，充填離層帶，固化巖體，使圍巖構(gòu)成一個(gè)整體，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化、水浸，增加圍巖自身承載能力。通過后期加固效果來看，經(jīng)觀測統(tǒng)計(jì)巷道頂板最大變形量0mm，幫部最大變形量0mm，無變形來壓現(xiàn)象，過巷加固段支護(hù)效果較好。4結(jié)語131101膠帶順槽機(jī)頭硐室采用臺(tái)階法分次截割法，優(yōu)化了施工工藝，掘進(jìn)期間解決了大斷面綜掘掘進(jìn)迎頭山墻及幫部防片工作，節(jié)約了施工山墻防片時(shí)間（每循環(huán)節(jié)約15分鐘），提高掘進(jìn)單進(jìn)工效，該工程總施工工期共計(jì)26天，綜合單進(jìn)