馬超智，田紅衛(wèi)

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048021）

受采區(qū)范圍內(nèi)采掘過程的影響，巷道周圍巖體發(fā)生形變，巷道噴漿段易出現(xiàn)大塊漿皮脫落的現(xiàn)象，使井下生產(chǎn)存在安全隱患。集中主運(yùn)巷，集中輔運(yùn)巷，南、北翼集中回風(fēng)巷作為天地王坡煤礦的4條主要大巷，其穩(wěn)定性、安全性對(duì)于煤礦正常運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。由于王坡煤礦采區(qū)分布存在特殊性，采區(qū)范圍內(nèi)受采掘動(dòng)壓影響而產(chǎn)生不同程度的礦壓，導(dǎo)致巷道周圍巖體變形、底板鼓起、頂板受壓變形，噴漿巷道易出現(xiàn)大塊漿皮脫落現(xiàn)象，使井下的安全生產(chǎn)存在安全隱患。針對(duì)這一技術(shù)難題，以王坡煤礦集中輔運(yùn)巷（8#軌膠聯(lián)巷至3215運(yùn)順繞道段）為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，分析大塊漿皮脫落原因，制定合理可行的維護(hù)方案。

1 工程概況

1.1 現(xiàn)場(chǎng)勘查

1.1.1 出現(xiàn)大塊漿皮脫落的位置

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的勘查發(fā)現(xiàn)，從集中輔運(yùn)巷3207運(yùn)順到3217運(yùn)順，均存在不同程度的漿皮脫落現(xiàn)象。如圖1、圖2所示。

圖1 集中輔運(yùn)巷3209段

圖2 集中輔運(yùn)巷3211段

1.1.2 范圍

南北長(zhǎng)度約為4.5 m，東西長(zhǎng)度約為800 m，高度約為2.8 m。

1.2 出現(xiàn)大塊脫落的原因

主要受采掘動(dòng)壓影響，漿皮脫落嚴(yán)重的巷段一側(cè)均有采掘作業(yè)點(diǎn)，采區(qū)回采后，遇二次來壓造成輔運(yùn)巷頂板噴漿段出現(xiàn)裂縫，漿皮與頂板分離、脫落。

巷道維護(hù)工藝為錨網(wǎng)支護(hù)+U型鋼棚+噴漿，噴漿過程中如要將U型鋼棚噴平，至少需要噴射200 mm，中間的空隙直接由噴漿料填充，浪費(fèi)大量的原材料，這種施工工藝在遇到二次來壓時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)大塊漿皮脫落的現(xiàn)象。

2 集中輔運(yùn)巷維護(hù)的基本安全要求

2.1 電纜及風(fēng)水管路的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 電纜的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

將廢舊風(fēng)筒布裁切為15~20 cm寬的布條，用風(fēng)筒布條纏繞在電纜上，將其完全包裹（在每處節(jié)點(diǎn)使用16#鐵絲捆綁固定），避免后期維護(hù)作業(yè)使將電纜外皮摩擦破損。施工過程中嚴(yán)禁生拉硬拽。

2.1.2 風(fēng)水管路的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

施工維護(hù)段風(fēng)水管路進(jìn)行防護(hù)時(shí)，維護(hù)段吊掛錨桿間距為4~6 m，最大距離不超過6 m，吊掛采用規(guī)格為MSGLW-500 22/2400的錨桿，采用Φ18×64 mm型圓環(huán)鏈條配合專用馬蹄和高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拴固。管路上部整齊鋪設(shè)廢舊皮帶，施工維護(hù)作業(yè)過程中嚴(yán)禁落煤（矸）到風(fēng)水管路上。

2.2 施工維護(hù)作業(yè)平臺(tái)的搭設(shè)

作業(yè)三腳架采用Φ76無(wú)縫鋼管焊制而成，主體由兩個(gè)三腳架平臺(tái)搭設(shè)而成，高度2 m，長(zhǎng)度1.5 m，底寬0.6 m。頂部鋪設(shè)木板，用8#鐵絲捆綁木板。作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)時(shí)腿要垂直有力，不得有晃動(dòng)，保證牢固可靠。

平臺(tái)搭設(shè)完成后，在作業(yè)平臺(tái)上鋪設(shè)拼接3~4塊長(zhǎng)×寬×厚=4 000 mm×400 mm×70 mm的木板，木板兩頭與平臺(tái)架之間采用8#鐵絲連接緊固，平臺(tái)四周使用金屬網(wǎng)，將平臺(tái)圍繞，形成保護(hù)網(wǎng)。（人員上下平臺(tái)使用專用樓梯，嚴(yán)禁踩著巷幫錨桿錨索攀登上下平臺(tái)。）

2.3 維護(hù)安全要求

1）維護(hù)作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按施工順序執(zhí)行。

2）挑頂擴(kuò)幫維護(hù)段與正常巷高段銜接處不能出現(xiàn)網(wǎng)兜、傘檐等。

3）挑頂作業(yè)過程中，原有頂鋼帶、錨網(wǎng)可以作為下方設(shè)備、纜線和管路等的防護(hù)層，待破煤（矸）夠一排，將浮煤（矸）清理干凈，滿足永久支護(hù)時(shí)，再對(duì)報(bào)廢頂鋼帶、錨網(wǎng)進(jìn)行拆除。嚴(yán)禁在巷道頂板未泄壓，在巷道永久支護(hù)下對(duì)頂鋼帶進(jìn)行拆除[1]。另在切除錨桿、錨索過程中，要做好防護(hù)措施，避免切除過程中斷錨桿、錨索出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，誤傷自己和他人。

4）挑頂作業(yè)一個(gè)循環(huán)后要及時(shí)對(duì)堆積的浮煤（矸）進(jìn)行清理，嚴(yán)禁影響巷道通風(fēng)、車輛運(yùn)行。施工作業(yè)平臺(tái)上的煤（矸）嚴(yán)禁過量堆積。

2.4 超前支護(hù)

集中輔運(yùn)巷挑頂維護(hù)作業(yè)期間，原有U型鋼棚補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)作為維護(hù)期間的超前支護(hù)。維護(hù)作業(yè)期間，U型鋼棚超前支護(hù)距維護(hù)作業(yè)迎頭不得超過2 m。

2.5 U型鋼棚拆除

1）拆除前，將棚梁用3T吊鏈或雙股8#鐵絲拴綁在金屬網(wǎng)上，棚梁不得少于2道，棚腿不得少于1道（棚腿已固定錨桿除外）。

2）拆除前，對(duì)棚梁頂部板梁逐架進(jìn)行拆除。

3）拆除前，使用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q開卡蘭螺絲。

4）拆除時(shí)，要有一人負(fù)責(zé)觀山支護(hù)，先對(duì)棚梁卡纜、拉桿進(jìn)行拆除。

5）取下棚梁過程中，人員要配合協(xié)作。

6）拆除作業(yè)過程中，嚴(yán)禁任何非工作人員通過。

7）拆除后的U型鋼棚集中碼放，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)亂丟、亂放。

2.6 U型鋼棚架設(shè)

1）架棚前，人員要站在安全地點(diǎn)，用長(zhǎng)柄工具進(jìn)行敲幫問頂，聽到“清脆聲”或手指有振動(dòng)感方可工作。

2）將棚腿放入柱窩內(nèi)，用雙股8#鐵絲把棚腿拴在幫網(wǎng)上，對(duì)準(zhǔn)上梁位置，一人把腿扶好，拉桿安裝到位。

3）上棚梁時(shí)，要有一人負(fù)責(zé)觀山指揮，上梁人員要配合協(xié)作，找準(zhǔn)棚梁位置，將棚梁放入梁腿接口處，并用雙股8#鐵絲把棚梁拴在頂網(wǎng)上，不得少于3道。檢查中線，合格后將兩棚腿和梁頭背緊背牢。

4）上梁時(shí)，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)筒、電纜線的防護(hù)，架棚工程完工后要及時(shí)對(duì)風(fēng)筒、纜線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整改達(dá)標(biāo)。

5）在施工中必須搭工作臺(tái)時(shí)，工作臺(tái)的腿要落在實(shí)底上，并且垂直于底板，臺(tái)面與腿的搭接要穩(wěn)固可靠，平臺(tái)下人員必須站立在安全位置進(jìn)行作業(yè)，如需靠近作業(yè)平臺(tái)作業(yè)，必須在告知平臺(tái)上作業(yè)人員后，方可靠近。工作臺(tái)上作業(yè)人員必須系好安全保護(hù)繩。

6）對(duì)不合格的棚子要進(jìn)行處理、修復(fù)，做到幫頂緊實(shí)，拉桿齊全。

7）最后使用規(guī)格為MSGLW-500 22/2400的錨桿固定棚腿。

3 處理方案的制定

經(jīng)研究決定，制定了新的維護(hù)工藝。首先在保證巷道的支護(hù)強(qiáng)度，錨網(wǎng)支護(hù)完成后，對(duì)裸露巷道進(jìn)行初噴，初噴厚度為100 mm；隨后開始架棚，架棚完成后在鋼棚內(nèi)側(cè)覆蓋一層金屬網(wǎng)，將頂幫背實(shí)，在U型鋼棚之間使用半圓木填充鋪平（平面朝外），覆蓋一層鋼筋網(wǎng)的方式作假幫、假頂，此處的施工作業(yè)為本次施工的重點(diǎn)，假幫假頂?shù)脑O(shè)置；復(fù)噴平均厚度為50 mm，將U型鋼棚和鋼筋網(wǎng)完全覆蓋即可，噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C20。

3.1 施工順序

第一步：超前支護(hù)。第二步：由東往西以5 m為一個(gè)循環(huán)對(duì)U型鋼棚段進(jìn)行破除漿皮，并進(jìn)行挑頂刷幫作業(yè)。第三步：永久支護(hù)。第四步：維護(hù)段進(jìn)行初次噴漿作業(yè)。第五步：維護(hù)段架設(shè)U型鋼棚，將U型鋼棚頂幫背實(shí)，同時(shí)在鋼棚外側(cè)覆蓋一層金屬網(wǎng)。第六步：在U型鋼棚間做假幫假頂。第七步：復(fù)噴。第八步：清理現(xiàn)場(chǎng)施工衛(wèi)生，動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)。

3.2 施工工藝

集中輔運(yùn)巷挑頂刷幫作業(yè)采用風(fēng)鎬破煤（矸）、人工攉煤（矸）轉(zhuǎn)運(yùn)無(wú)軌膠輪車的施工方法。采用單體錨桿鉆機(jī)、幫錨桿鉆機(jī)進(jìn)行永久支護(hù)，架設(shè)36U型鋼棚進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。采用PS7I-J轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)進(jìn)行噴漿作業(yè)。

3.2.1 作業(yè)方式

采用掘支單行，風(fēng)鎬破一排支護(hù)一排的作業(yè)方式。破煤（矸）作業(yè)沿巖層穩(wěn)定頂板往下逐排破除，每次破煤（矸）1m，支護(hù)1 m。永久支護(hù)后，最小空頂距不大于0.4 m，最大空頂距不大于1.4 m。頂板破碎時(shí)，應(yīng)縮小空頂距，及時(shí)打設(shè)單體錨桿對(duì)空頂區(qū)域進(jìn)行控制。

3.2.2 工藝流程

1）挑頂刷幫維護(hù)作業(yè)：交接班→瓦斯檢查、安全檢查→安設(shè)工作臺(tái)→敲幫問頂→拆除U型鋼棚→風(fēng)鎬破煤（矸）→敲幫問頂→永久支護(hù)→清煤（矸）→文明生產(chǎn)→自檢驗(yàn)收[2]。

2）初噴作業(yè)：交接班→瓦斯檢查、安全檢查→敲幫問頂→噴漿防護(hù)、準(zhǔn)備→噴漿作業(yè)→清理底料→文明生產(chǎn)→自檢驗(yàn)收。

3）架棚作業(yè)：交接班→瓦斯檢查、安全檢查→安設(shè)工作臺(tái)→架設(shè)U型鋼棚→文明生產(chǎn)→自檢驗(yàn)收。

4）假幫假頂作業(yè)：交接班→瓦斯檢查、安全檢查→安設(shè)工作臺(tái)→架設(shè)假幫假頂→文明生產(chǎn)→自檢驗(yàn)收。

5）復(fù)噴作業(yè)：交接班→瓦斯檢查、安全檢查→噴漿準(zhǔn)備→噴漿作業(yè)→清理底料→文明生產(chǎn)→自檢驗(yàn)收。

3.3 臨時(shí)、永久支護(hù)

巷道擴(kuò)幫、挑頂維護(hù)后，進(jìn)行支護(hù)作業(yè)（按巷道維護(hù)安全技術(shù)措施進(jìn)行施工作業(yè)），支護(hù)完成后對(duì)巷道進(jìn)行初噴作業(yè)。

3.4 初噴

1）噴漿時(shí)必須拉線作業(yè)，以保證噴漿面平整度。

2）盡早封閉裸露煤體（圍巖），限制煤體（圍巖）變形，提高煤體（圍巖）自身承載能力。

3）噴射材料包括以下幾種。①水泥：選用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)為42.5#（過期、受潮結(jié)塊或混合的水泥均不得使用。）②砂子：采用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5，含水率控制在5%~7%，含泥量不得大于3%。③石子：采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑不應(yīng)大于15 mm。④水：混合水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。⑤速凝劑：正常情況下，為水泥重量的2.5%~4.0%。⑥配合比：由于噴射混凝土施工工藝的特點(diǎn)，噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C20，既要滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)噴射混凝土的物理力學(xué)性能方面的要求，又要考慮噴射混凝土工藝方面的要求，使噴射混凝土收縮變形值保持最小，噴射作業(yè)時(shí)的回彈率最低[3]。

4）永久支護(hù)完成后對(duì)裸露巷道進(jìn)行初噴，初噴厚度為100 mm。

5）噴漿后，要及時(shí)關(guān)機(jī)，并關(guān)閉風(fēng)水管路閥門，把噴頭嘴朝墻壁靠幫放置，以防人員誤動(dòng)作傷人，并及時(shí)使噴漿機(jī)電源開關(guān)達(dá)到零位，閉鎖開關(guān)。

6）每班噴漿后，必須及時(shí)對(duì)底料及回彈料進(jìn)行回收、清理和再利用，避免噴漿材料的浪費(fèi)。

7）噴漿后，要對(duì)電纜、風(fēng)水管路、噴漿機(jī)和噴頭等重新擦拭干凈和吊掛，并用水清洗有關(guān)噴漿設(shè)備，避免管路內(nèi)殘留的噴漿料堵塞管路，影響下次使用。

3.5 架設(shè)U型鋼棚

1）U型鋼棚架設(shè)范圍：對(duì)8#軌膠聯(lián)巷以西約25 m范圍內(nèi)24架變形鋼棚進(jìn)行更換（型號(hào)為36U）。

2）U型鋼棚規(guī)格型號(hào)：36U。規(guī)格：寬×高=4 500 mm×3 800 mm。

3）拱梁與棚腿搭接長(zhǎng)度500 mm，搭接部分使用3副雙槽形夾板式36U型專用鋼卡纜連接，卡纜螺母預(yù)緊力矩嚴(yán)格按U型鋼棚說明書執(zhí)行。

4）U型鋼棚排距900 mm。鋼棚采用拉桿進(jìn)行連接，支架柱窩必須挖到實(shí)底，柱窩深度不得小于400 mm；給柱穿鞋，柱窩與棚腿之間空隙采用水泥砂漿充填。

5）U型鋼棚架間裝設(shè)5道拉桿，分別為：頂部中線位置1條，兩拱肩位置2條，棚腿距底板1 000 mm處各1條。棚腿采用打設(shè)錨桿（型號(hào)為：MSGLW-500 22/2400）穿過預(yù)留錨桿孔進(jìn)行固定。

6）必須對(duì)U型鋼棚進(jìn)行除銹和刷漆防腐處理。在U型鋼棚頂部鋪設(shè)一層金屬網(wǎng)，采用10#鐵絲對(duì)U型鋼與金屬網(wǎng)進(jìn)行不少于8道的綁扎。對(duì)U型鋼棚空頂部分使用背板進(jìn)行充填和背幫背頂，背緊背實(shí)，排列位置和數(shù)量要均勻布置，確保U型鋼棚整體受力均勻。用1.2 m長(zhǎng)的木板梁與木楔搭設(shè)井字形木垛進(jìn)行接頂，每2架棚梁間木垛不得少于3個(gè)[4]。

（7）U型鋼棚架設(shè)要求包括以下幾點(diǎn)。①中線誤差：-20~+20 mm；②支架梁水平（限值）小于等于40 mm；支架梁扭矩（限值）小于等于50 mm；支架間距誤差為-50~+50 mm；棚腿傾斜度誤差小于等于1°；③迎山角標(biāo)準(zhǔn)：水平巷道前傾后仰架棚角度誤差為±1°；當(dāng)巷道傾角為5～10°時(shí)，迎山角為1～2°；當(dāng)巷道傾角為10～15°時(shí)，迎山角為2～3°。

8）棚梁水平度、扭矩均不得大于50 mm。

9）水平巷道支架的前傾、后仰偏差為±1°（1 m垂線不大于17 mm），傾斜巷道5～10°坡度支架的迎山角偏差為1～2°，不得退山。

3.6 假幫、假頂?shù)拇钤O(shè)

1）架棚后，在背頂幫的同時(shí)，在鋼棚外側(cè)覆蓋1層金屬網(wǎng)。

2）在U型鋼棚之間采用半圓木平面朝外，從而保證二次噴漿作業(yè)后，巷幫的平整。

3）把U型鋼棚內(nèi)側(cè)覆蓋1層鋼筋網(wǎng)，使用14#鐵絲將鋼棚內(nèi)外兩側(cè)金屬網(wǎng)（鋼筋網(wǎng)）接連，同時(shí)和U型鋼棚連接，聯(lián)網(wǎng)要求同支護(hù)鋪聯(lián)網(wǎng)要求，直至將整個(gè)U型鋼棚填充完成，如圖3、圖4所示。

圖3 假頂示意圖

圖4 假幫示意圖

3.7 復(fù)噴

1）假幫、假頂完成后，進(jìn)行復(fù)噴，噴漿時(shí)必須拉線作業(yè)，以保證噴漿面平整度。平均噴漿厚度為50~80 mm，噴漿混凝土標(biāo)號(hào)為C20。

2）噴漿后，及時(shí)關(guān)機(jī)，并關(guān)閉風(fēng)水管路閥門，把噴頭嘴朝墻壁靠幫放置，以防人員誤動(dòng)作傷人，及時(shí)使噴漿機(jī)電源開關(guān)達(dá)到零位[5]。

3）每班噴漿后，必須及時(shí)對(duì)底料及回彈料進(jìn)行清理。

4）噴漿后，要對(duì)電纜、管路等重新擦拭和吊掛，并用水清洗有關(guān)噴漿設(shè)備。

4 維護(hù)效果評(píng)價(jià)

1）初次噴漿后，限制了煤體（圍巖）變形，提高了煤體（圍巖）自身承載能力和頂板的穩(wěn)定性。

2）架設(shè)U型鋼棚，提高了支護(hù)強(qiáng)度，降低了兩幫煤柱支撐強(qiáng)度低、垂直應(yīng)力對(duì)巷幫煤柱的破壞作用，加固了頂幫的穩(wěn)定性。

3）搭設(shè)假幫、假頂，能有效控制頂幫使其不直接受二次來壓的影響，同時(shí)還具有施工速度快、維護(hù)成本低的特點(diǎn)，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4）復(fù)噴后，加固假頂假幫，提高了承載能力，使井巷壁面平整光滑，從而降低巷道風(fēng)阻。

5 結(jié)論

新維護(hù)工藝施工完成后，架棚噴漿區(qū)域遇二次來壓時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)大塊漿皮脫落的現(xiàn)象，從而減小了對(duì)安全生產(chǎn)的影響，提高了巷道維護(hù)效率，減少了噴漿區(qū)域形變量，提高了承受期限，降低了維護(hù)成本。