维修巷道施工工艺的研究

维修巷道施工工艺的研究

孙玉红1尚有仕1张志伟1

1 河南煤业化工集团鹤煤公司三矿

摘要：鹤煤三矿三水平南翼总回风上山，巷道变形量较大，风速超限，已成为重大隐患。为保证正常回风，解决风量超速现象，需抓紧时间对该巷道进行整修，以保证工作面的正常生产。通过分析和了解巷道变形的原因找到解决问题的办法，采取合理有效的维修施工工艺，加快了维修进度，节约大量资金，解决了回风巷道通风量超速现象。

关键词：

1、矿井及维修巷道概况

河南煤业化工集团鹤煤公司三矿，位于鹤壁市长风北路东侧，离市区约4公里，南距五矿1.3公里，北距鹤壁集5公里，西与教场村相邻，属鹤山区管辖。在原有年生产原煤60万吨的基础上，新增年产煤能力75万吨，总能力达到年开采原煤135万吨。三矿采用两翼对角式通风方式，通风方法为抽出式，两翼有各有一个回风立井。

三水平南翼上部为3101（里）工作面、3103（里）工作面和3105（里）工作面，其中3101（里）工作面和3103（里）工作面已回采,3105（里）工作面还未回采。北部为3101工作面和3103工作面和3101工作面。地面标高为=186-210m，地面无建筑物和河流。该巷道上段上部已进行回采，巷道周边压力处于稳定状态；下段上部即将进行回采，将受超前压力影响，还会造成巷道变形。

2、维修巷道的现状

三水平南翼总回风上山位于二1煤下12m 左右，岩性为砂质泥岩，该岩性遇风、水后容易风化变软，因此整修过程中要加强支护，该巷道第一次掘进为锚网喷支护，由于受地压影响，对该巷道个别段进行了二次架U29型棚支护，架棚后支架变形不大，巷道底臌严重。

三水平南翼总回风上山需整修段为一车场至二车场96m、二车场至四车场150m、四车场以下64m，共310m需整修。

整修段原支护采用U29型棚支护，规格：净宽3400mm，净高2800mm，该整修段U型棚出现轻微变形情况，现有断面部分段底臌，不满足回风要求。

3、巷道位移变形原因分析

巷道由于受3101（里）工作面、3103（里）工作面掘进和回采的影响，引起其围岩的应力状态发生变化，是顶板和两帮岩体发生变形并向巷道内位移，底板岩体向巷道内位移为底臌。强烈底臌不仅带来大量的维修工作，增加了支护费用，而且还影响了矿井的安全生产。

底臌是软岩巷道矿压显现的重要特征之一。大量的惊吓观测表明，软岩巷道、硐室的底臌通常具有流变性，底板岩体随时间持续向巷道内臌出。软岩巷道底臌的特征主要表现如下：

（1）由于软岩巷道比较低（或相对于地应力较小），特别是当巷道处于软弱岩层或巷道位于断裂、风华带附近时，由于节理裂隙发育，易受水和风化作用的影响，底板岩层的稳定性极差，表现为底板岩石位移及破坏范围都比较大。

（2）软岩底臌对应力的变化比较敏感。在一定的地质条件下，软岩巷道底臌可能表现得并不突出。但随着巷道埋深的增加或受到采动影响，底板岩层就会失稳并向巷道内臌起。已有研究结果表明，对于同一条软岩巷道，由于受采动影响程度的不同，底臌量可相差几十倍，甚至上百倍。

（3）软岩巷道底臌具有明显的时间效应。具体表现为，底臌的初始速度大，之后逐渐减缓并过渡到比较稳定的阶段。底臌速度趋于稳定的时间比较长，而且在稳定状态下底板岩层仍以一定的速度向巷道内位移。当总的底臌量超过一定数值后，底臌速度还会再度增大，导致底板岩层破坏。

软岩巷道底臌可分为四种类型：轻微底臌、明显底臌、严重底臌和破坏性底臌。巷道底鼓量在100-200mm的属于轻微底臌，底鼓量在200-300mm的属于明显底臌，底鼓量在300-500mm的属于严重底臌，底鼓量在500-800mm的属于破坏性底臌，该巷道属于轻微底臌。

巷道支护强度是影响底臌的重要因素，而煤矿支护基本上是对底板敞开不支护，其主要原因是（1）生产上出于安全考虑，总是加固和支护巷道的顶板和两帮以防止冒顶和片帮，而认定底板即使破坏也无关紧要；（2）挖地出碴工作量大，砌筑底拱费事；（3）锚固底板比较困难；（4）一旦支护控制不住底臌，卧底时还需清理损坏的支护，工作量更大。

4、采取维修施工措施

确保正常回风所需断面为8m2，但现有断面净宽2800mm净高2600mm已不能满足回风需要，造成风速超限，成为重大隐患，需尽快处理。三水平南翼总回风上山下段上部即将进行回采，将受超前压力影响，还会造成巷道变形，回采结束还需进行维修。因此，维修该段更换U型棚将造成材料浪费。

方案一：对整修段进行扩刷，拆除原可缩性支架，更换为规格：净宽3400mm净高2800mm 的U型棚支护。按该方案维修，施工程序较多，扩刷、拆棚、架棚每月能维修35m左右，完成该巷道的扩修任务需9个月，架设U型棚费用为2800元/架左右，维修完此巷道的U型棚费用为1736万元左右，人工费10万元/月左右，维修完此巷道的人工费90万元左右。

方案二：原支架不动，对该巷道扩修处进行落底700深，落底时，U型棚柱脚下部岩体暂时不进行落底，起到支撑U型棚的作用，待落底后分段对注脚下部进行处理，用风镐支掉下部岩体，挖出柱窝进行接腿，需接柱腿900mm 高，底板进行锚杆护底，整修后的断面达到8m2以上。

经分析，该巷道上段顶板已处于稳定状态，进行扩刷挑顶必将破坏顶板的稳定性，形成新的受压状态，时间长还是会形成再次底臌；

U型棚未出现较大变形，若替换新棚则造成很大浪费。改巷道下段即将进行回采，还会带来新的超前压力，造成巷道再次变形，无形增加了维修费用，处于综合考虑决定选择第二套方案进行维修。

首先采取了泄压措施，在巷道两帮打

3.5-4m深的钻孔进行爆破泄压，是两帮高应力

向深部转移，相应也带动了底板高应力转移，还可阻止应力降低区内岩石的塑性变形。然后进行分段落底、钉道、接棚腿、打底板锚杆工作。

落底工艺:炮眼布置为每排4个炮眼，排距为1m。

接棚腿工艺：每次施工三棚，先将预施工的三棚原注脚以下支出900mm深，棚腿对接，用螺丝连接。

打底板锚杆工艺：巷道底板锚杆间排距1000mm×1000mm，两侧排距700mm宽，两侧锚杆与底板呈60°-75°，锚杆采用1800mm×18mm树枝锚杆；巷道两底角布置45°叉脚锚杆，尽量加长。叉脚锚杆加固了底板，减少两帮压力对底板的影响。有的软岩巷道利用叉脚锚杆减缓底臌。

5、结论

采取该施工工艺进行维修巷道，3个月维修巷道310m，提前完成了维修计划，解决了风速超限的问题，消除了重大隐患。采用底板锚杆支护加固岩石形成加固圈，提高了底板稳定性，防止再次底臌。人工费节省6.6万元，材料费节省100万元左右，底板进行锚杆护底，延长了该巷道使用时间。

联系人：张志伟 137********

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