极近距离过立交巷道支护技术探讨

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  [摘 要]通过对许疃煤矿-500m配风石门过7127机巷极近距离立交处的施工技术难题进行研究,结合现场实际情况,提出了合理的施工方法和支护方案,7127机巷立交处采用顶板打锚索梁补强支护,底板卧底浇灌加固,-500m配风石门过立交处采用架设36U型钢棚+撞楔联合支护。经现场实践证明,该项支护技术能够有效地控制围岩在应力集中区的变形和破坏,确保了巷道的安全施工和后期的有效利用,满足安全生产要求。
  [关键词]极近距离立交;锚索梁;浇灌;联合支护
  中图分类号:TD353 1 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)34-0172-01
  1、前言
  巷道掘进后,巷道围岩由原来的三向应力状态变为二向应力状态,岩体的原岩应力状态遭到破坏,必然会导致围岩应力重新分布,不仅在巷道周边形成应力集中,还会向底板深部传递,在底板岩层一定范围内重新分布应力。巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响带,一般以超过原岩应力值的5%作为影响带的边界。若在相邻巷道的应力影响带内开挖巷道,势必产生巷道围岩应力值的叠加,如果围岩的应力超过岩体强度,巷道周边向岩体深部扩展到一定范围形成塑性变形区。塑性区的出现使应力集中区向纵深偏移,当应力集中区的强度超过围岩的屈服强度时,又将出现新的塑性区,如此逐层推进,使塑性区不断向纵深发展,如果不采取适当的支护措施,巷道围岩塑性区将随变形加大而出现松动破坏。
  根据巷道围岩控制原理:根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们之间的相互关系,选择合适的巷道布置和保护及支护方式,降低围岩应力,增加围岩强度,改善围岩受力条件和赋存环境,有效地控制围岩的变形、破坏。我们可以知道,在巷道位置一定的前提下,如何选择巷道的支护手段,是控制巷道围岩变形、破坏,确保安全生产的最关键的问题。
  淮北矿业集团公司许疃煤矿-500m配风石门施工过程中,将与7127机巷过立交,两巷立交垂直最小净垛1.3m,最大净垛4m。根据两条巷道立交处的实际地质条件,许疃矿生产技术部门经过科学的研究和分析后,提出了合理的施工技术方案和有效地支护手段。7127机巷立交处采用顶板打锚索梁补强支护,底板卧底浇灌加固,-500m配风石门过立交处采用架设36U型钢棚+撞楔联合支护。经过现场实际的检验,该支护方式有效地控制了两条巷道围岩的变形,顶板稳定,顶板下沉量小,两帮移近量小,没有出现漏顶、片帮的现象,保证了工程质量,为后期的安全生产提供了有利的技术保障。
  2、工程概况
  -500m配风石门平行布置在-500m轨道石门南47m左右,设计全长1188m,巷道穿层施工,需穿过42、51、52、72、82、83煤层,穿层总厚度约250m左右。施工段岩层总体呈南北走向,倾向东南,倾角10°~20?,平均15°。根据三维地震勘探及邻近-500m轨道石门的资料,该区域内共发育断层5条,其中F6(∠65°H=65~123m)逆断层对掘进施工影响较大。
  -500m配风石门施工过程中,将与7127机巷过立交,两巷立交垂直最小净垛1.3m,最大净垛4m。立交处为-500m配风石门穿72煤处,该处为71、72煤层合并区,煤厚5m,煤层结构复杂,内生裂隙发育,中间夹杂两条炭质泥岩线。与下部82煤间距平均12.7m,两层煤之间为粉砂岩、细砂岩,薄层状,节理发育,中部含0.45m的煤线。
  -500配风石门该处巷道支护方式为架36U棚支护,其断面尺寸为净高×净宽=5000×4200mm,7127机巷采用架29U棚支护,其净高×净宽=3500×2500mm。
  3、支护方案及支护参数
  (1)7127机巷加固方案及参数:
  1)顶板打锚索梁。沿巷道中心线及两肩窝处各施工一组锚索梁。
  2)底板卧底。根据地测给定的加固范围A6向下12m至20m为立交范围,由下向上卧底16m,卧底时深度距道面下800mm,宽4000mm,长4000mm。
  3)卧底后在底板沿巷道方向穿11#工字钢。工字钢长4000mm,工字钢使用道夹板连接成16m长的长梁,工字钢排距500mm。
  4)7127机巷U型棚棚腿下排11#工字钢。垂直于巷道方向在长梁上排4000mm长11#工字钢,工字钢间距500mm。
  5)工字钢排好后,对卧底处浇灌加固,浇灌深度为800mm。
  (2)-500配风石门加固方案及参数:
  使用综掘机施工,架36U棚,缩小棚距,棚距为500mm,及时打撞楔。撞楔布置为长度不小于3米长6分钢管制作,间距不大于300mm,外露不大于500mm。
  4、施工工序
  7127机巷施工工序:安全确认、敲帮问顶→卧底出货→穿工字钢→棚腿下排工字钢→浇灌→下一循环。
  -500m配风石门施工工序:立交巷道警戒→安全确认→截割上部→打撞楔→临时支护、挂护山网→上梁子→过顶→出货、截割下部→打抗头梁、挂防片帮网→挖腿窝→栽腿子→腰帮→撤除警戒。
  5、安全技术措施
  1)严格执行“敲帮问顶”制度。
  2)临时支护必须紧跟迎头,严禁空顶作业。
  3)架棚时,巷道采用4根长度不小于4m的11#工字钢作为前探梁,前探梁以中线向两帮均匀布置。每根前探梁固定点不得少于三处且牢固可靠,每两个固定点之间应间隔一棚,两端固定点处的前探梁要余出不少于100mm的长度。
  4)施工至立交点10m前,必须在7127机巷加固完后方可继续施工。到达立交段及立交段前后5m范围内时,安排专人到7127机巷进行警戒,综掘机截割及架棚期间,7127机巷内禁止行人或行车。
  5)过立交段前后5m范围内,严格控制综掘机截割高度及循环进度,循环进度不超过1棚。
  6)架棚时顶板必须接实。如发生掉顶时,必须先接实顶板后方可继续施工。
  7)施工期间,加强“一通三防”管理,风筒距离迎头不得大于5m。瓦斯探头和瓦斯便携仪按规定进行吊挂,按规定认真检查工作地点风流中的瓦斯浓度,发现瓦斯超过0.8%时,必须停止作业并汇报矿调度,采取措施。
  8)7127机巷加固施工过程中,绞车不准走勾,需走勾时,待人员撤至安全地点后,方可走勾。
  9)7127机巷施工时必须卧一循环,工字钢排一循环,浇灌一循环。
  10)-500配風石门施工至立交段及立交段前后5m范围内时,7127机巷内施工或行人行车时,-500配风石门巷道内不得进尺施工。
  11)水沟设计规格为500×500mm,施工水沟时,采用放震动炮挖水沟,炮眼深度600mm,炮眼角度垂直巷道底板,每眼装药量不大于150克,炮眼必须封满炮泥。
  5、结束语
  实践证明,极近距离立交处巷道施工,上部巷道采用锚索梁加固顶板,底板卧底浇灌加固,下部巷道采用架棚及撞楔联合支护方案,取得了良好的效果。目前许疃煤矿7127机巷服务作用已结束,现已封闭。从现场的支护效果以及后期矿压监测情况来看,7127机巷在服务期内以及封闭以后,-500m配风石门巷道变形量极小,能够有效控制围岩变形,巷道没有出现掉顶现象,能满足安全生产的要求。其支护方案能够在同类条件下推广使用。
  作者简介
  李浩(1980.06-),男,安徽淮北人,2006年7月毕业于淮北煤炭师范学院物理系;2014年7月毕业于安徽理工大学采矿工程专业(函授),现任淮北矿业集团许疃煤矿综掘一区副区长。
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