松軟煤層和采動(dòng)影響下巷道快速修復(fù)技術(shù)研究及應(yīng)用

◎郭強(qiáng)

石壕煤礦12182 工作面上巷里段老切眼為二分層回撤工作面，工作面外圍巷道受礦壓影響變形量較大，運(yùn)輸路線戰(zhàn)線長(zhǎng)，同時(shí)巷道變形嚴(yán)重需進(jìn)行局部擴(kuò)修施工。由于工期緊，擴(kuò)修量大，為提高施工效率，按時(shí)按量完成任務(wù)且能保證后期回撤安全，經(jīng)過(guò)充分的分析和研究，提出了松軟煤層和采動(dòng)影響下巷道快速修復(fù)技術(shù)，充分發(fā)揮π 型梁+單體柱支護(hù)的快速、高效、施工強(qiáng)度小的特點(diǎn)，可為后期工作面回撤提供時(shí)間和空間上的有效保障，同時(shí)在工作面回撤結(jié)束后可為該段巷道支架回撤提供便利條件，π 型梁+單體柱的回撤難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他剛性支架。

一、工程概況及施工方案設(shè)計(jì)

石壕煤礦12182 工作面上巷里段老切眼為二分層回撤工作面，工作面外圍巷道受礦壓影響變形量較大，運(yùn)輸路線戰(zhàn)線長(zhǎng)，同時(shí)巷道變形嚴(yán)重需進(jìn)行局部擴(kuò)修施工。由于工期緊，擴(kuò)修量大，為提高施工效率，按時(shí)按量完成任務(wù)且能保證后期回撤安全，經(jīng)過(guò)充分的分析和研究，提出了以下施工方案：

12182 上巷里段失修巷道長(zhǎng)度共計(jì)60m，通過(guò)對(duì)該段巷道進(jìn)行擴(kuò)修施工，擴(kuò)修后巷道采用π 型梁+單體柱腿+雙排“一梁三柱”抬棚支護(hù)，S 凈=6.16㎡，S 毛=7㎡，擴(kuò)修后全斷面鋪設(shè)塑料網(wǎng)，然后架設(shè)π型梁+ 單體柱腿，梁長(zhǎng)2800mm，腿長(zhǎng)2500mm，，巷道凈高2200mm，下底寬2800mm，棚距550mm，背木間距500mm，最后打設(shè)雙排“一梁三柱”抬棚支護(hù)。巷道擴(kuò)修后對(duì)局部巷道底板進(jìn)行剁底施工，并對(duì)巷道內(nèi)溜子、管線、風(fēng)筒進(jìn)行整修，確保巷道平整規(guī)范，滿足回撤要求。

附圖：巷道支護(hù)斷面示意圖

二、施工主要內(nèi)容、對(duì)比分析及創(chuàng)新點(diǎn)

（一）主要內(nèi)容

12182 上巷里段失修巷道擴(kuò)修以挑頂刷幫為主，采用手鎬配合風(fēng)鎬方式落渣，每次破巖進(jìn)度不得超過(guò)0.6m，局部采用放小炮處理，炮眼深度不低于0.6m，炮眼間距0.4 m，每眼裝藥量不得超過(guò)1.5 節(jié)，剩余部分用專用水炮泥配合黃土封口，封孔長(zhǎng)度不小于500mm，采用溜子出渣。施工采用兩道茬同時(shí)施工，每班進(jìn)度4-6 棚，日循環(huán)進(jìn)尺平均8.5m，施工工期7 天完成。

（二）方案對(duì)比分析

方案一：采用U 型棚+鋼筋網(wǎng)+雙抗網(wǎng)+背木進(jìn)行支護(hù)，擴(kuò)修前原巷道凈斷面積約為6㎡，擴(kuò)修后巷道凈斷面積為14.3㎡，采用U 型棚支護(hù)，其中弧形頂梁長(zhǎng)度為 4648mm， 腿 長(zhǎng) 3347mm， 底 寬5900mm，凈高3150mm，扎角75°，棚距630mm。兩棚之間使用U 型卡纜7 個(gè)，3 塊連板連接。采用U 型棚，支護(hù)成本3000 元/m，循環(huán)進(jìn)尺2m/天，人工費(fèi)1.2 萬(wàn)元/天，失修巷道長(zhǎng)度共計(jì)60m，施工完成后總支護(hù)費(fèi)用約18 萬(wàn)元，施工工期約30 天，人工費(fèi)36 萬(wàn)元，綜合費(fèi)用共計(jì)54 萬(wàn)元。

優(yōu)點(diǎn)：加固牢靠，支護(hù)效果好，后期便于工作面回撤施工。

缺點(diǎn)：支護(hù)成本高，施工工期長(zhǎng)，需投入90 架U 型棚，后期來(lái)壓后難以回收，投入較多人力物力。

方案二：采用工字鋼棚+背木+塑料網(wǎng)+ 單體柱支護(hù)，工字鋼支架梁長(zhǎng)3500mm，凈口3300mm，腿長(zhǎng)2600mm，棚距為550mm，扎腳72°，凈高2200mm；工字鋼棚使用4 根連板（頂2 幫2），￠20㎜螺絲進(jìn)行連接；頂幫背木背設(shè)，每棚13 根背木（頂7 幫6），背木間距500mm，要求棚梁頂幫用雙層塑料網(wǎng)護(hù)好，頂梁水平，支架要迎山有力，嚴(yán)禁柱腿前傾后仰。采用工字鋼棚，支護(hù)成本2200 元/m，循環(huán)進(jìn)尺3.3m/天，人工費(fèi)1.2 萬(wàn)元/天，失修巷道長(zhǎng)度共計(jì)60m，施工完成后總支護(hù)費(fèi)用約13.2 萬(wàn)元，施工工期約18 天，人工費(fèi)21.6萬(wàn)元，綜合費(fèi)用共計(jì)34.8 萬(wàn)元。

優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，支護(hù)成本較U 型棚支護(hù)低，不需要投入大量人力物力，后期可以進(jìn)行回收。

缺點(diǎn)：支護(hù)效果相對(duì)架設(shè)工字鋼棚較差，施工工期長(zhǎng)。

方案三：采用π 型梁+單體柱腿+雙排“一梁三柱”抬棚支護(hù)，S 凈=6.16㎡，S 毛=7㎡，擴(kuò)修后全斷面鋪設(shè)塑料網(wǎng)，然后架設(shè)π 型梁+單體柱腿，梁長(zhǎng)2800mm，腿長(zhǎng)2500mm，，巷道凈高2200mm，下底寬2800mm，棚距550mm，背木間距500mm，最后打設(shè)雙排“一梁三柱”抬棚支護(hù)。采用π 型梁+單體柱腿支護(hù)，支護(hù)成本1200元/m，循環(huán)進(jìn)尺9m/天，人工費(fèi)1.2 萬(wàn)元/天，失修巷道長(zhǎng)度共計(jì)60m，施工完成后總支護(hù)費(fèi)用約7.2 萬(wàn)元，施工工期約7 天，人工費(fèi)7.2 萬(wàn)元，綜合費(fèi)用共計(jì)14.4 萬(wàn)元。

優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，支護(hù)成本低，施工工期短，人力物力投入少，后期便于回收。

缺點(diǎn)：支護(hù)強(qiáng)度低。

經(jīng)對(duì)比，該段工程在支護(hù)方案滿足工程需要的前提下，方案三為優(yōu)選方案。

（三）創(chuàng)新點(diǎn)

松軟煤層和采動(dòng)影響下巷道快速修復(fù)技術(shù)的研究，充分發(fā)揮π 型梁+單體柱支護(hù)的快速、高效、施工強(qiáng)度小的特點(diǎn)，可為后期工作面回撤提供時(shí)間和空間上的有效保障，相比U 型棚和工字鋼支護(hù)，可大大減少支護(hù)材料的投入，降低綜合支護(hù)成本，改善松動(dòng)破碎圍巖巷道難支護(hù)、浪費(fèi)大量人力物力的現(xiàn)狀。同時(shí)，為后期該段巷道支架回撤提供便利條件，π 型梁+單體柱的回撤難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他剛性支架。

三、施工效果、效益分析

（一）施工位移觀測(cè)

該段巷道施工完成后每20m 頂幫設(shè)置一組巷道位移觀測(cè)點(diǎn)，采用十字布點(diǎn)觀測(cè)巷道圍巖變形。1 個(gè)月內(nèi)巷道頂幫最大變形量80mm，最小變形量30mm，平均變形量55mm，巷道變形量在合理控制范圍之內(nèi)。支護(hù)效果良好，為后期工作面回撤提供便利條件。

（二）經(jīng)濟(jì)效益及效果分析

該項(xiàng)目在石壕煤礦12182 上巷里段共計(jì)施工60m，每米與工字鋼支架支護(hù)相比可節(jié)約支護(hù)成本1000 余元，共計(jì)節(jié)約6 萬(wàn)余元，同時(shí)施工工期7 天，較U 型棚支護(hù)可節(jié)約工期23 天，較工字鋼支護(hù)可節(jié)約工期11 天，人工費(fèi)較U 型棚支護(hù)可節(jié)約28.8 萬(wàn)元，較工字鋼棚支護(hù)可節(jié)約14.4 萬(wàn)元，該段工程施工完成后綜合費(fèi)用較U 型棚支護(hù)可節(jié)約39.6 萬(wàn)元，較工字鋼棚支護(hù)可節(jié)約20.4 萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益明顯。