蘇康 白長江 桑勝濤

（山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦，山東泰安 271413）

大埋深軟巖煤矸倉防水支護(hù)設(shè)計

蘇康 白長江 桑勝濤

（山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦，山東泰安 271413）

華豐煤礦是一個具有上百年開采歷史的礦井，目前最大開采深度已達(dá)1100米，巷道圍巖在高應(yīng)力的作用下進(jìn)入軟巖狀態(tài)，隨之出現(xiàn)了大地壓、大變形、難以支護(hù)的特點，尤其是矸石（煤）倉的變形量嚴(yán)重，采用常規(guī)澆筑鋼筋混凝土的支護(hù)形式已難以控制巷道圍巖的移進(jìn)，也不能滿足安全生產(chǎn)的需要。盡管施行了遠(yuǎn)截近注施工方法取得的一定效果，但是不能從根本上杜絕滲水的威脅，通過實施了“雙層支護(hù)，內(nèi)堵外放”技術(shù)，既減少了煤（矸石）倉重復(fù)施工帶來的危險系數(shù)，又達(dá)到了安全生產(chǎn)提高工效的預(yù)期目標(biāo)。

軟巖 注漿防水 遠(yuǎn)截近注 雙層支護(hù) 內(nèi)堵外放

1 概述

華豐煤礦由于受地應(yīng)力及采動壓力的影響，圍巖裂隙逐漸增大、矸煤倉倉壁損壞，始終受滲透水的威脅，盡管施行了遠(yuǎn)截近注（對倉壁外進(jìn)行注漿防水）施工方法取得的一定效果，但是不能從根本上杜絕滲水的威脅。并且受回采工作面采動壓力的影響，倉壁出現(xiàn)裂隙，滲水接連不斷，滲水量達(dá)0.05m3/min～0.1m3/min，矸石倉儲矸石時糊倉，矸石不能下放，需放炮才能處理。不僅影響生產(chǎn)還帶來安全隱患。為保證礦井的正常接續(xù)，通過全面的理論分析、現(xiàn)場測試、數(shù)值對比等研究工作，實施了“雙層支護(hù)，內(nèi)堵外放”技術(shù)，既減少了煤（矸石）倉重復(fù)施工帶來的危險系數(shù)，又達(dá)到了安全生產(chǎn)提高工效的預(yù)期目標(biāo)。

圖11-圍巖位移曲線；2—支架工作特性曲線； 3—圍巖松動破壞后的位移曲線；

2 項目設(shè)施

以矸石倉為例，根據(jù)矸石倉防水支護(hù)的實際情況，矸石倉施工可分三個步驟實施。

第一步實施矸石倉外層支護(hù)：分錨網(wǎng)噴一次支護(hù)和二次支護(hù)，最后錨梁噴加強(qiáng)支護(hù)。第二步下倉口硐室的支護(hù)。第三步矸石倉內(nèi)壁鋼筋混凝土澆注支護(hù)。

2.1 矸石倉外層支護(hù)方式

（1）支護(hù)方式：采用噴錨噴、錨網(wǎng)噴作永久支護(hù)錨噴棚加強(qiáng)支護(hù)，錨桿間排距1000mm，支護(hù)材料為螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，錨桿規(guī)格為φ22 ×2400mm，用于加長錨的樹脂錨固劑應(yīng)符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT219-90。噴射C20混凝土（水泥、石子、砂子），噴體厚度250mm，其中一次噴厚150mm，二次噴厚50mm，錨棚后噴厚為50mm。（2）噴錨噴作一次支護(hù)，一次支護(hù)距迎頭不大于1.3m，初凝20分鐘后在砼臨時支護(hù)下進(jìn)行一次支護(hù)，按1000×1000mm 間排距打錨桿，全斷面掛5000 ×1000的10#冷拔鋼金屬經(jīng)緯網(wǎng)，用錨盤壓緊金屬網(wǎng)使其緊貼巖面，然后噴漿蓋網(wǎng)，錨桿外露長度30～70mm。（3）錨網(wǎng)噴作二次支護(hù)以第一次支護(hù)時栓出的鐵絲為標(biāo)志，按1000×1000mm 間排距打錨桿。并使之與第一次的支護(hù)錨桿呈菱形布置。安裝二次錨桿時全斷面掛菱形網(wǎng)并用托盤將網(wǎng)壓緊。網(wǎng)與網(wǎng)之間用串簧連接，然后噴漿蓋網(wǎng)，二次噴漿厚度為50mm。（4）錨棚梁加強(qiáng)支護(hù)，U棚為10節(jié)全封閉圓弧型U 2 9可縮支架，搭接長度不少于5 0 0 m m，U棚距中～中為1000mm，并用錨桿全錨固固定。噴厚不少于50mm漿體封閉，棚后部分噴實。棚梁與棚梁搭接段用兩副標(biāo)準(zhǔn)U型卡纜固定。搭接段和中間用兩根錨桿和一個U型卡錨固，錨桿采用φ20×2500mm全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，每根錨桿配8塊水泥藥卷全長錨固。

2.2 矸石倉下口永久支護(hù)方式

（1）矸石倉下部縮口的基座（即皮帶井頂板加固）密排I20普通礦用工字鋼加固處理，工字鋼要縱橫排兩排，作為皮帶井平頂施工的再生頂板骨架。澆注鋼筋砼支護(hù)，砼厚度500m。并在配筋外側(cè)隨煤倉下縮口規(guī)格鋪設(shè)18kg/m鋼軌，增強(qiáng)下縮口的支護(hù)強(qiáng)度，保護(hù)煤倉下縮口。（2）給矸機(jī)處皮帶井澆注鋼筋碹支護(hù)，砼厚度500mm。

2.3 矸石倉內(nèi)層支護(hù)方式

2.3.1 矸石倉內(nèi)外壁間距的設(shè)計

根據(jù)彈性理論軸對稱平面變形問題分析方法及塑形區(qū)內(nèi)巖石體積不變的條件，可求得支架反力P與巷道圍巖位移Ua的關(guān)系式為：

式中：r=巷道半徑，Q0=原巖應(yīng)力，C 、x、G ----圍巖的內(nèi)聚力，內(nèi)摩擦角及剪切模量。當(dāng)式中的其他條件不變時，巷道周邊位移與支架反力P成反比關(guān)系。

ABC-支架可能的工作點；Pmax、PMIM—支架承受的最大承載力和最小承載力；△Umax—允許圍巖最大位移量

2.3.2 矸石倉內(nèi)壁永久支護(hù)

（1）矸石倉內(nèi)壁澆筑前必須在倉外壁上按800×1000間排距打錨桿。錨桿外露長度為300～400，錨桿起到懸吊內(nèi)壁及加固內(nèi)壁緩沖外力的作用。（2）由矸石倉下縮口平頂開始由下向上施工，每循環(huán)澆筑一胎。每胎長度不超過1m。（3）先幫扎鋼筋骨架，然后支設(shè)碹拱胎澆注。檢查合格后，方可下料進(jìn)行澆注施工。矸石倉直壁鋼筋骨架必須垂直底板，煤倉下口骨架斷面必須與巷道軸線垂直，扭矩不大于50mm。 鋼筋的縱橫龍骨和縱橫輔助筋必須程“十”交叉勾結(jié)，交點必須用雙股14#鐵絲綁扎牢固；縱橫筋間距必須均勻。（4）鋼筋接頭處搭接長度不小于其直徑的30倍， 各個鋼筋接頭必須錯開布置，任一截面有接頭的受力鋼筋不得超過鋼筋總量的25%。（5）碹胎拱板采用30mm厚的優(yōu)質(zhì)新木板加工，碹拱支架分別采用不同規(guī)格的優(yōu)質(zhì)新紅松方木：規(guī)格分別為：100×100mm；80×80mm；50×50mm。澆注砼的支撐架必須呈三角形支設(shè)，保證穩(wěn)固、安全可靠。碹胎長度為1.0m，每次澆筑一個碹胎，澆筑過程中每澆注500mm長或厚采用電動振動棒振動一次，保證振動注實，嚴(yán)禁有空洞、蜂窩。

3 結(jié)語

矸石（煤）倉防水支護(hù)技術(shù)，為華豐煤礦滲水區(qū)矸石倉的施工總結(jié)了一整套成功經(jīng)驗，避免矸石倉滲水，減少了筒倉這一環(huán)節(jié)，技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，同時也總結(jié)出一整套適合矸石倉施工的技術(shù)，保證了矸石倉施工安全，具有推廣應(yīng)用價值。通過矸石倉的施工，我們對矸石倉的支護(hù)形式進(jìn)行了一些探索，既考慮了矸石倉受壓后的縮進(jìn)，又考慮了矸石倉滲水問題，使矸石倉施工有了很大的演變和發(fā)展，為同類礦井矸石倉的施工開拓了新的思路，積累了寶貴經(jīng)驗。