雷忠青

同煤集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西 大同 037003

1 工程概況

四臺(tái)礦隸屬于大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，由于侏羅系資源即將枯竭，礦井正在進(jìn)行石炭系延深，新掘回風(fēng)立井井筒凈直徑7m，井深419m，其中鎖口段12m，為雙層鋼筋混凝土井壁，壁厚800mm，砼標(biāo)號(hào)C30。基巖段407m，單層素砼井壁，壁厚450mm，砼標(biāo)號(hào)C40。井筒周圍采空嚴(yán)重，2012年9月11日，井筒施工過(guò)程中與12-1號(hào)層采空區(qū)貫通，井筒西南部方位角200°和北部11°區(qū)域有采巷道，據(jù)調(diào)查了解，為小窯采空區(qū)。由于采空巷道年久失修，且沒(méi)有支護(hù)，巷道片幫后凈寬達(dá)9m，最寬地區(qū)達(dá)到9.75m，凈高達(dá)3.3m。為了保證井筒及礦井的安全，必須對(duì)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行合理的處理。

2 采空區(qū)處理方案

目前井筒穿采空區(qū)治理方法主要為注漿充填法，注漿方法大致分兩種：地面預(yù)注漿法和工作面注漿。地面注漿法主要特點(diǎn)為：工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣，投資大，不確定因素多，效果難以保證；工作面注漿法，施工難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)大，投資相對(duì)較小，工程效果較好。

本次設(shè)計(jì)由于井筒已與采空區(qū)貫通，且采空區(qū)基本情況已排查清楚，所以適合在工作面直接對(duì)采空區(qū)處理處理。

分析決定對(duì)12-1#煤層采空區(qū)進(jìn)行密閉封堵加注漿封堵，密閉處理范圍為井壁后30m范圍，注漿封堵范圍為井壁后20m范圍，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，分三個(gè)階段進(jìn)行采空處理，首相進(jìn)行施工準(zhǔn)備，其次進(jìn)行采空區(qū)注漿封堵，最后進(jìn)行井壁加強(qiáng)支護(hù)。

圖1 采空區(qū)處理方案布置圖

3 采空區(qū)處理具體方法

3.1 施工準(zhǔn)備階段

首先對(duì)采空區(qū)進(jìn)行通風(fēng)，檢測(cè)無(wú)有害氣體后，在采空巷道離井壁30m處的6個(gè)地點(diǎn)制作6道簡(jiǎn)易臨時(shí)密閉墻，防止新鮮空氣進(jìn)入采空區(qū)，造成采空區(qū)煤層自燃，引發(fā)火災(zāi)，形成相對(duì)安全的工作空間。之后對(duì)采空區(qū)30m范圍由外向里進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴與錨索聯(lián)合支護(hù)，打錨桿前應(yīng)先敲掉危巖，再用4根單體液壓支柱超前3m支護(hù)頂部，4根點(diǎn)柱隨打隨向前移動(dòng)，支撐力一定要達(dá)到最大，必須要整平支柱底部，確保后路暢通，安排專人觀察支柱變化情況，防止支護(hù)意外倒落傷人情況出現(xiàn)。

對(duì)采空區(qū)施工過(guò)程中同時(shí)對(duì)井壁東部扇形采空不明區(qū)域進(jìn)行鉆探，探眼深度為30m。井筒東部扇形區(qū)域內(nèi)弧長(zhǎng)為9m，因而眼底距弧長(zhǎng)為69m，為滿足鉆探精度，眼底距要小于3m，因而布置23個(gè)探孔，由于探孔過(guò)多，井筒內(nèi)部采用3層布眼，每層眼相距400mm。

3.2 采空區(qū)注漿封堵

當(dāng)巷道支護(hù)完成后，開(kāi)始制作密閉墻，密閉墻位置為井壁后20m處，密閉墻先采用1000mm磚墻砌筑，再在中間放入11#礦用工字鋼。磚墻中間的礦用工字鋼按600mm一道間距排列，并澆注混凝土，密閉墻總厚度為2500mm，兩邊1000mm磚墻，中間500mm混凝土。砌筑密閉墻時(shí)，應(yīng)在巷道四周密閉墻位置開(kāi)挖基礎(chǔ)槽（幫0.5m，頂0.3m，底0.2m）。

當(dāng)密閉墻施工完成后，要對(duì)密閉至井壁20m采空區(qū)段進(jìn)行噴漿封堵。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，注漿封堵時(shí)，巷道頂部往往會(huì)留有空隙，形成井壁與采空區(qū)的聯(lián)通通道，在回風(fēng)立井高負(fù)壓通風(fēng)時(shí)形成采空區(qū)漏風(fēng)，發(fā)生采空區(qū)自燃著火，威脅礦井安全。所以本次設(shè)計(jì)封堵采空區(qū)完全采用噴漿方式，由密閉位置層層噴漿，直至井壁位置。噴漿封堵時(shí)，應(yīng)先清理干凈巷道內(nèi)的浮矸，噴漿前要用高壓風(fēng)水沖洗受噴面，保證噴體與受噴面結(jié)合嚴(yán)密。噴射手控制好水灰比，以噴出料不發(fā)白、不流淌、表面有光澤為宜。噴射砼操作由2人進(jìn)行，噴射手要掌握好噴射角度和噴射距離，保證噴槍口距受噴面為0.8m～1.0m，噴嘴力求垂直巖面，當(dāng)復(fù)噴間隔大于2h時(shí)，應(yīng)采用高壓風(fēng)水沖洗受噴面，保證噴體與受噴面結(jié)合嚴(yán)密。

3.3 井壁加強(qiáng)支護(hù)

當(dāng)井壁至20m段采空區(qū)封堵完成后，從采空區(qū)底板往下5m頂板往上4.4m段井壁進(jìn)行雙層鋼筋混凝土支護(hù)，支護(hù)高度為12.7m，鋼筋采用Φ22鋼筋，間排距均為300×300mm，鋼筋搭接采用22mm直螺紋套筒連接，環(huán)筋搭接長(zhǎng)度為35D；砼厚1000mm，標(biāo)號(hào)C40。

由于掘進(jìn)到采空區(qū)底板下5m高造成井筒整體高度過(guò)高，應(yīng)對(duì)井壁進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿采用Φ22mm×L2200mm樹脂錨桿，錨桿間排距800×800mm；托盤為150×150×10mm；掛網(wǎng)采用Φ6.0mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100×100mm，規(guī)格1000×2000mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接長(zhǎng)度為100mm，搭接間用12″鐵絲綁扎；噴漿厚度為150mm。

4 工程效果

本次工程歷時(shí)15天，工程完成質(zhì)量較好，目前井筒整體工程已完工，通過(guò)觀察，井筒井壁結(jié)構(gòu)完整，過(guò)采空區(qū)段未出現(xiàn)漏風(fēng)漏水情況，井筒未發(fā)現(xiàn)變形等異常現(xiàn)象，實(shí)踐證明本次設(shè)計(jì)的過(guò)采空區(qū)方案合理，可靠，完全滿足礦井安全建設(shè)要求。