回風(fēng)立井過空巷支護(hù)技術(shù)研究

白玉龍

（西山煤電股份有限公司 山西古縣西山鴻興煤業(yè)有限公司，山西 古縣 042405）

在資源整合礦井中，被整合礦井通常生產(chǎn)能力較小、礦井采掘施工情況不詳細(xì)，地質(zhì)條件復(fù)雜，巷道施工混亂。整合后需對(duì)原整合小煤窯進(jìn)行改造或技改基建，在施工過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生新舊巷道貫通或貫穿現(xiàn)象，本文主要以鴻興煤業(yè)回風(fēng)立井與原整合小窯2#、3#煤層采空巷道貫通支護(hù)技術(shù)為例進(jìn)行研究。

1 工程概況

西山鴻興基建礦井新鑿回風(fēng)立井：凈直徑d5.0 m，凈斷面19.63m2，深185m，井筒落底在9#煤層中，井口標(biāo)高+1280.0m，井底標(biāo)高+1095.0m.裝備全玻璃鋼梯子間，擔(dān)負(fù)9#煤盤區(qū)的回風(fēng)任務(wù)，并作為9#煤盤區(qū)一個(gè)安全出口。井筒基巖段采用混凝土澆筑支護(hù)，厚度400mm，在施工至里程92.5m處時(shí)，實(shí)施鉆探過程中發(fā)現(xiàn)采空區(qū)，初步探明2#采空區(qū)高度2.5m.根據(jù)礦井地質(zhì)剖面圖預(yù)計(jì)2#煤底板對(duì)3#煤頂板層間距13m、3#煤采空區(qū)高度3.0m.

2 采空區(qū)處理方案

目前，我國(guó)井筒穿過采空區(qū)的治理方法主要為注漿填充法和制作密閉封堵法。注漿填充法工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣，投資大，不確定因素多；密閉封堵法施工難度大，投資小，適用范圍較小。

根據(jù)施工地質(zhì)鉆探與原整合礦井的調(diào)查確定，該回風(fēng)立井穿過的采空區(qū)為原瑞祥煤業(yè)小窯礦井以掘代采的巷道采空區(qū)。為確保施工安全，井筒掘進(jìn)至老空區(qū)以上15m處停止施工，進(jìn)一步探明老空區(qū)與井筒的位置關(guān)系、井筒周圍老空區(qū)高度及積水情況，制定過老空區(qū)施工方案及措施。采空區(qū)位置及支護(hù)平面圖見圖1.

圖1 采空區(qū)位置及支護(hù)平面圖

實(shí)際施工中與2#煤采空區(qū)貫通揭露該巷道方位35°，巷道中心偏回風(fēng)立井中心600mm.

1）施工前準(zhǔn)備工作：首先對(duì)采空區(qū)進(jìn)行通風(fēng)，檢測(cè)無有毒有害氣體后，在采空區(qū)距回風(fēng)立井井壁3m處設(shè)計(jì)臨時(shí)密閉，防止新鮮風(fēng)流進(jìn)入采空巷道內(nèi)把有毒有害氣體吹入工作面并防止施工時(shí)間過長(zhǎng)新鮮風(fēng)流進(jìn)入易自燃煤層引發(fā)煤層自燃。

2）根據(jù)實(shí)際揭露2#煤層采空區(qū)巷道情況，該巷道地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，無積水和淋水情況，頂板及兩幫破壞程度較小，因此，決定采用投資小、維護(hù)容易的密閉封堵法進(jìn)行采空區(qū)處理。在距回風(fēng)立井井壁2m處的巷道兩端砌筑0.5m厚料石墻進(jìn)行封堵。施工密閉墻前，需對(duì)采空區(qū)密閉墻位置處的巷道兩幫及底板進(jìn)行掏槽深500mm、寬700mm，頂板掏槽200mm.施工密閉前后，需對(duì)密閉墻四周進(jìn)行灌漿封閉處理，防止采空積水和有毒氣體滲漏。3#煤采空區(qū)處理同2#煤采空區(qū)。

3）在施工回風(fēng)立井井壁的同時(shí)，需對(duì)采空區(qū)和井壁交叉處空間進(jìn)行混凝土澆筑、填實(shí)。

如果該采空區(qū)為回采工作面，采空區(qū)則必須采用注漿填充方法進(jìn)行注漿封閉，并在井筒掘進(jìn)至采空區(qū)15m以上停止施工，探明采空區(qū)范圍后進(jìn)行及時(shí)注漿，否則容易發(fā)生圍巖松動(dòng)下沉事故。

3 回風(fēng)立井井壁加強(qiáng)支護(hù)方案

根據(jù)采空區(qū)地質(zhì)情況的圍巖變化情況，為確保下一步施工安全，控制好地層壓力、穩(wěn)定井筒周圍圍巖、防止井壁下沉，井筒支護(hù)方式分4段進(jìn)行，需加強(qiáng)支護(hù)段長(zhǎng)35m.

1）①～②段，即標(biāo)高+1187.5 ～+1182.5m（段長(zhǎng)5m），采用單層鋼筋混凝土澆筑+錨桿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨桿托盤與鋼筋相接。鋼筋保護(hù)層為250mm，以便于鋼模下放（圖2）.

圖2 回風(fēng)立井①～②段支護(hù)平面圖

具體支護(hù)設(shè)計(jì)要求：

a）澆筑：本段澆筑厚度400mm，澆注混凝土材料的選擇：采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，中粗河砂，粒徑20～40mm碎石，水采用潔凈水，不含酸、堿及油污?；炷翉?qiáng)度C30，混凝土配合比按實(shí)驗(yàn)室已出具的試驗(yàn)報(bào)告配比。其他按原《回風(fēng)立井掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

b）配筋：其鋼筋受力筋為d18，層間距為300mm，共17層；分布筋豎筋為d16鋼筋，間距為300mm，共57根，豎筋搭接采用彎鉤連接，與下一段搭接長(zhǎng)度700 mm.鋼筋保護(hù)層為250mm，以便于鋼模下放。

c）錨桿：錨桿間排距800mm×800mm.錨桿采用d20mm×2000mm高強(qiáng)度左螺旋螺紋鋼樹脂錨桿，托板為拱形150mm×150mm×8mm.

2）②～③段，即+1182.5 ～+1154.0m（段長(zhǎng)28.5m），采用雙層鋼筋混凝土澆筑，澆筑厚度500 mm.其鋼筋布設(shè)同上，但兩層鋼筋間必須增加d8連接筋，連接筋布設(shè)間距600mm.豎筋必須留出與下一步壁座的700mm搭接（圖3）.

圖3 回風(fēng)立井②～③段支護(hù)平面圖

3）③～④段，即+1154 ～+1152.5m（段長(zhǎng)1.5m），壁座施工。

a）壁座結(jié)構(gòu)。

采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)壁座。

b）施工位置。

在井筒距井口里程+1154 ～+1152.5m處（段長(zhǎng)1.5m）.

回風(fēng)立井壁座平、剖面圖見圖4，5.

圖4 回風(fēng)立井壁座剖面圖

圖5 回風(fēng)立井壁座支護(hù)平面圖

4）④～井底段，即+1152.5m至井底，恢復(fù)原設(shè)計(jì)支護(hù)方式。

4 工程效果

該工程施工同井筒掘進(jìn)共歷時(shí)45天，在檢查中未發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量不合格現(xiàn)象，符合井筒整體支護(hù)強(qiáng)度和 防水要求，目前井筒施工已竣工，通過近半年多的檢驗(yàn)觀察，井筒井壁結(jié)構(gòu)完整，無滲水現(xiàn)象，井筒未發(fā)現(xiàn)變形等異常情況，實(shí)踐證明本次設(shè)計(jì)施工的過采空區(qū)方案合理、可靠，能夠滿足礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化安全要求。

［1］ 董方庭.巷道圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論及應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2000：131-133.

［2］ 李蘇龍.整合礦井采空區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道圍巖加固支護(hù)技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2012：38-41.

［3］ 陳炎光.中國(guó)煤礦巷道圍巖控制［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1994：159-161.