路明文，韋連波

微山崔莊煤礦有限責任公司，山東 濟寧 277606

微山崔莊煤礦有限責任公司礦井設計生產能力60萬噸/年，核定生產能力120萬噸/年。立井單水平上下山開拓，開采水平為-250m水平，現(xiàn)主采3上、3下兩層煤。隨著礦井一采區(qū)、二采區(qū)3上回采結束和開拓工程的延伸，礦井通風阻力增大，負壓增大，原有的主要進風巷道-250m水平軌道大巷巷道斷面（僅為7.2m2）已不能滿足礦井三、四采區(qū)開拓和通風需求，制約了礦井的發(fā)展，為此必須對-250m水平軌道大巷進行改造。

1 大巷改造方案

1.1 改造方案

為減小通風阻力，提高礦井有效風量，滿足礦井安全生產需要，通過分析和大量現(xiàn)場調研，根據(jù)礦井實際情況對大巷改造提出2種方案。

方案1:在原-250m水平軌道大巷的基礎上對巷道斷面進行刷大。

方案2:重新施工一條巷道，對-250m水平軌道大巷進行改道取直。

1.2 方案選擇

方案1:優(yōu)點比較明顯施工方便、工程量小、成本低；其缺點就是-250m水平軌道大巷為主要運輸巷道施工時影響礦井生產，巷道不直有4處拐彎影響通風。方案2:優(yōu)點不影響礦井正常生產，巷道取直后不僅解決礦井通風還便于軌道運輸；缺點工程量大、成本高，施工難度大，其中180m巷道需要穿越3上煤采空區(qū)。

為了不影響礦井生產，考慮礦井長遠規(guī)劃和發(fā)展，因此決定選用方案2。

2 工程概況

-250m水平軌道大巷改道取直工程井下位于湖區(qū)2#皮帶巷以南，原-250水平軌道大巷以北，開口處在三采區(qū)輔助軌道上山下口以東22m處，停工處在軌運2#聯(lián)絡巷。巷道設計長度420m布置在3上煤層底板中，其中巷道中部180m需要通過3上煤層采空區(qū)，巷道設計半圓拱形斷面，采用錨網(wǎng)（索）噴漿配合25U型鋼拱形可縮性金屬支架聯(lián)合支護，巷道凈寬4.5m，凈高3.75m，凈斷面積15.4m2，掘進斷面積17.4m2。

3 施工方法

-250m水平軌道大巷改道取直工程的關鍵之處，就是巷道中部180m如何穿越3上煤層采空區(qū)，為了保證巷道通過采空區(qū)時施工安全，防止巷道在通過采空區(qū)過程中發(fā)生冒頂、有害氣體溢出及自燃發(fā)火等事故，經(jīng)過調研論證和各方面綜合比較，決定先期采用導硐施工通過采空區(qū)，然后對頂板注漿加固后再進行擴大施工方法。就是先期在采空區(qū)下方底板巖石中掘進小斷面巷道與采空區(qū)留設0.5m保護層通過采空區(qū)，然后在導硐內對頂板的采空區(qū)進行注漿加固，形成再生頂板，增加頂板的厚度及強度，達到擴幫挑頂要求后，再對導硐進行擴大至設計斷面尺寸。

4 支護設計

為了解決巷道穿采空區(qū)的支護問題，考慮到巷道為永久使用巷道，服務年限長，并擔負礦井運輸任務，因此該段巷道的支護既要有足夠的承壓強度，又要保證施工安全，故巷道穿采空區(qū)的支護，導硐采用工字鋼梯形架棚支護，擴大后的巷道永久支護采用錨網(wǎng)噴配合U型鋼拱形可縮性金屬支架聯(lián)合支護。

導硐支護參數(shù): 11#礦用工字鋼梯形架棚支護，梁長3.22m，腿長2.6m；優(yōu)質背板、板梁、撐桿，8＃鍍鋅鐵絲制作的菱形金屬網(wǎng)；斷面規(guī)格:上凈寬3.0m，下凈寬4.0m，凈高2.2m，棚距0.8m。

永久支護（刷大后巷道）參數(shù):巷道斷面形狀為半圓拱形，巷道斷面為凈寬×凈高=4.5×3.75m；錨桿采用20MnSI鋼制成的等強度螺紋鋼錨桿，Φ18mm，長度為2000mm，間排距0.8m，10#鍍鋅鐵絲制作的經(jīng)緯網(wǎng),噴射混凝土的強度不低于C20，噴厚160mm ，25 U型鋼拱形可縮性金屬支架，規(guī)格:凈寬4.6m，凈高3.8m，金屬支架間距0.8m。

5 施工工藝

5.1 導硐施工工藝及要求

1）巷道正常施工至距采空區(qū)5m時，在巷道中下部底板巖石中與采空區(qū)留設0.5m保護層掘進上寬3m、下寬4m，凈高2.2m巷道。導硐采用鉆爆法施工，簡易光面爆破，施工工藝流程如下:安全檢查→打眼放炮→安全檢查→臨時支護→出碴→永久支護（架設11#工字鋼棚）；

2）施工中嚴格執(zhí)行“邊探邊掘”的原則，提前探明采空區(qū)水、瓦斯等情況，保證導硐頂板與采空間距不小于0.5m；

3）循環(huán)進度始終控制在0.8m，采用“短掘短支”的施工方式作業(yè)，針對頂板層間距大小采取放小炮、縮小周邊眼間距控制裝藥量，減少放炮次數(shù)，以減少放炮對圍巖的震動破壞；

4）加強頂板管理，進入工作面前要進行安全檢查，敲幫問頂找掉活矸危巖，爆破后及時進行臨時支護，對空頂?shù)膰鷰r及時有效支護，防止漏、冒頂；

5）加強通風管理，局部通風機使用雙回路供電，安設雙風機自動分風裝置，以保證工作面正常通風；

6）導硐成巷后及時向頂部噴射50mm混凝土，進行封閉防止向采空區(qū)漏風；并使用單體液壓支柱對導硐鋼棚支護進行加強支護。

5.2 導硐施工的應用效果

1）快速通過了采空區(qū)與已施工的巷道貫通，形成全風壓通風，解決了通風、防塵問題；

2）縮小了圍巖的暴露面積和時間，減小了臨時支護空間，使巷道的頂、幫易于維護，有效的防止漏、冒頂事故的發(fā)生，保證了施工安全；

3）與采空區(qū)留有0.5m的保護層，有效的防止了向采空區(qū)漏風和有害氣體的溢出；

4）有效釋放采空區(qū)應力、改善圍巖承載能力，充分發(fā)揮圍巖的自承力，降低了應力對后期巷道擴大影響；

5）導硐內對頂板采空區(qū)進行注漿加固施工方便，便于控制采空區(qū)注漿加固范圍，有效的保證注漿效果達到巷道擴幫挑頂要求；

6）在導硐內對頂板采空區(qū)加固后，兩頭同時作業(yè)對導硐進行擴大，縮短了巷道的施工工期。

5.3 導硐刷大工藝及要求

1）頂板采空區(qū)注漿加固完成后，必須對注漿效果進行鉆孔檢測，確認達到設計效果時方可對導硐刷大，否則必須進行補注；

2）巷道采用挑頂擴幫的方法對導硐進行刷大，兩幫采用錨網(wǎng)支護，頂部架設25U型鋼棚支護。導硐刷大施工順序:交接班→安全檢查→打眼放炮→安全檢查→臨時支護→出渣→架設U鋼棚→兩幫打錨桿掛網(wǎng)→初噴→復噴成巷。首先采用鉆眼爆破的方法對導硐進行挑頂擴幫，爆破后及時對頂部進行臨時支護，然后出渣，渣出完后拆掉導硐內的工字鋼棚架設U型鋼棚，當前探梁所控制頂板范圍內的U型鋼棚架設完畢，兩幫打錨桿掛網(wǎng)后初噴封閉頂板圍巖，初噴厚度不低于30mm，巷道成型后及時復噴成巷；

3）導硐挑頂剝幫10m范圍內的11＃工字鋼棚，必須提前采用單體液壓支柱“一梁三柱”進行加固，保證導硐支護完整；

4）嚴格按照中腰線和炮眼布置圖進行爆破挑頂剝幫，打眼時應定鉆、定人、定眼位，確保炮眼的眼位、深度、角度符合設計要求，隨著工程進度及時優(yōu)化爆破參數(shù)，減少爆破后巷道超挖、爆轟波對頂板圍巖的破壞；

5）U型鋼棚棚腿用錨桿進行加固，兩U型鋼棚之間及巷道超挖處用混凝土澆筑填實，保證U型鋼棚的穩(wěn)定性；

6）嚴格控制循環(huán)進度，每循環(huán)一架棚（0.8m）,架一架拆一架，并及時探測頂板采空區(qū)加固效果，局部加固厚度不足的要及時進行補注。

6 采空區(qū)注漿加固工藝及要求

6.1 頂板采空區(qū)注漿加固目的

在巷道頂板上部采空區(qū)形成2.0m～4.0m有效保護層，結合實體巖層加注漿凝固厚度，保證擴大巷道時安全施工。

6.2 注漿材料

水泥:普通新鮮的硅酸鹽水泥，強度等級不低于32.5。水玻璃:模數(shù)2.2～2.8，濃度不低于40Be 。

6.3 施工工藝

1）布孔:布孔要均勻并根據(jù)現(xiàn)場注漿效果，可適當調整孔口布置密度?？卓陂g距為1m，排距為2.5m布置，孔口管長度800cm～1000cm，鉆孔深度4m（參考圖a.b）；

2）注漿施工:注漿時應經(jīng)常觀測注漿壓力和流量的變化，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。注漿過程中要經(jīng)常觀察工作面及孔口情況，發(fā)現(xiàn)跑漿和串漿及時點注，并可調整漿液比例。注漿過程中要做好記錄；單孔注漿量，深度，壓力，比例調整，凝膠時間等。為盡量避免串漿情況發(fā)生，注漿時采取隔孔注漿的順序進行；

3）漿液比例:水灰比（重量比）1～1.2∶1.雙液漿配合比。

4）漿液效果觀察:注漿結束前必須對注漿效果進行檢查，確認已達到注漿效果，方可結束注漿，否則必須進行補空再次注漿。初次注漿結束待凝膠后在套孔檢查，針對可疑薄弱地點可作適當補注，保證注漿層厚度。效果檢查主要有以下3種:

-250m水平軌道大巷改道采空區(qū)頂板注漿加固效果圖

（1）分析法:對注漿記錄統(tǒng)計進行分析，每孔壓力流量是否達到注漿結束標準，反算漿液擴散范圍；檢查每孔都是否按規(guī)定進行注漿，有無漏注和其它原因無法注漿情況，是否按設計要求；（2）直觀檢查法:有無漏漿、竄漿情況，并換算頂板厚度和注漿量；（3）鉆孔檢查法:根據(jù)現(xiàn)場觀察，針對重點和注漿薄弱點鉆孔探明注漿層厚度和均勻程度；

5）跑漿處理:跑漿在一定程度上反映了漿液的擴散距離和行走路徑，但漿液量過大造成漏漿或者有漏洞跑漿造成材料浪費，所以在發(fā)現(xiàn)跑漿時應及時采取下列措施進行處理:一是對于跑漿量大的縫隙在條件許可情況下可用紗布或木楔進行堵塞；二是采用間歇式、停注的方式給漿液充足的凝膠時間，同時可以調節(jié)水玻璃和水泥漿的濃度，幫助加快漿液的凝膠速度；

6）套孔:考慮一次性鉆孔注漿有增加高度的難度，初次注漿結束待凝膠后在套孔檢查，針對可疑薄弱地點可作適當補注，保證注漿層厚度；

7）注漿工藝流程:安裝孔口管→安設高壓球閥→抽釬關閉球閥連接混合器與注漿管路→開啟注漿機進行壓水→打開球閥→注入水泥漿液→調整凝膠時間封孔→關閉球閥→換孔。

6.4 注漿加固后的效果

注漿后漿液封堵了圍巖的裂隙，隔絕空氣，減輕圍巖風化，漿液將采空區(qū)松散破碎的圍巖膠結成為整體，在巷道頂板上部采空區(qū)形成有效保護層，提高了巖體的強度，巷道刷大時沒有發(fā)生冒頂?shù)仁鹿?，保證了施工安全。

7 應用效果

崔莊煤礦通過對-250m水平軌道大巷改造，礦井通風阻力明顯下降，風阻由原1850Pa降為1480Pa，風量增加了近702m2，使通風系統(tǒng)更加趨于合理，通風系統(tǒng)的安全性穩(wěn)定性得到增強，保證了礦井的后續(xù)發(fā)展。特別是利用導硐施工法以及采空區(qū)注漿加固、錨網(wǎng)噴配合25U型鋼金屬支架等支護技術,巷道安全穿越采空區(qū)，施工中沒有影響生產，沒有發(fā)生頂板、瓦斯等事故，保證了礦井生產需要。巷道穿采空區(qū)成功施工，為今后同類型巷道施工積累了經(jīng)驗，提供了安全可靠的技術保障，有效解決了巷道穿采空區(qū)施工困難的問題。