浅谈斜井穿越煤层空巷施工技术方法

杜利宏

（山西晋城煤业集团晋圣矿业投资有限责任公司，山西 晋城 048000）

浅谈斜井穿越煤层空巷施工技术方法

杜利宏

（山西晋城煤业集团晋圣矿业投资有限责任公司，山西 晋城 048000）

某煤业在主斜井施工作业中，掘进施工至117 m、139 m时，需分别穿越3＃煤层1＃、2＃空巷，该煤层空巷长时期密闭，巷内可能聚积采空积水及瓦斯等有害气体。通过采用超前钻探、加固空巷、架设钢架棚、注浆充填等方法，解决了穿越煤层空巷推进速度慢等问题，实现了井筒的快速、安全、顺利施工。

煤层空巷；采空积水；瓦斯；支护管理

1 工程概述

1．1 主斜井技术特征

某煤业为资源整合矿井，由4座矿井整合而成，矿井位于山西阳城县八甲口镇，设计生产能力为60万t/年。矿井采用斜井开拓方式，工业场地内现有3个井筒，分别为主斜井、副斜井和回风斜井，主斜井位于矿井工业广场南部，设计井口中心点坐标为X= 3 931 512．000，Y=19 634 240．000；开口底板标高为+543．00 m，施工方位角为38°47′04＂；施工坡度为16°；巷道断面特征为半圆拱断面，净宽4．5 m，净高3．65 m，净断面积14．25 m2。

1．2 煤层空巷位置

根据初步设计及主斜井（新掘）与行人斜井（原有）相对位置，两井筒在水平面上平行布置，相距30 m，按井筒延伸方向，主斜井在行人斜井左侧。主斜井与3＃煤层相交地段长25．6 m，结合原始图纸资料，并经实地探测空巷，确定行人斜井400 m处左侧为保安煤柱，内有与行人斜井垂直的两条巷道，一条平行联络巷（见图1）。

1．3 煤层空巷情况

煤层空巷长时间封闭，巷道内可能积聚有大量的瓦斯、有毒有害气体、采空积水等，在穿越空巷时，容易造成瓦斯、水害人身伤亡事故；巷道因长时间失修，在施工过空巷时，极易造成顶板下沉或断裂，甚至大面积冒顶等情况，存在重大安全隐患。

图1 主斜井穿越3＃煤层空巷平面示意图

1）为确保井筒施工安全穿越煤层空巷，超前对空巷部位进行打钻探测。根据探水钻孔对空巷瓦斯浓度的监测，钻孔内瓦斯浓度最大0．04%；在施工掘进过程中，对主斜井进行探放水，掘进水平面布置了3个钻孔，中孔深度84 m透空巷，空巷内无积水，瓦斯浓度为0．1%。

2）根据原某煤业采掘平面图资料和主斜井与行人斜井大巷相对位置，对行人斜井400 m处左侧煤层空巷进行实地探测，结合探水眼（中眼）终孔位置，确定煤层空巷实际情况为：空巷内无积水，瓦斯浓度0．3%，巷道顶帮完好；空巷沿煤层底板布置，矩形断面，宽3 m，高2．6 m，每1 m一架木棚支护，探水眼终孔位置在1＃空巷顶板上，距行人斜井29．4 m，距1＃空

巷内冒落区7 m。

2 穿越煤层空巷施工技术

2．1 煤层空巷加固

为保证主斜井安全穿越空巷，先对空巷顶帮进行维护加固。从行人斜井400 m处左侧打开密闭墙，在行人斜井380 m处安设2台5．5 kW局部通风机、d600 mm风筒供风，由外向里进行顶帮维护加固，采用d180 mm红松木，每1 m打1根木点柱。

1）2＃空巷加固。在2＃空巷内3～4点间每5 m用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支设木垛，每两根方木用扒钉固定牢固，木垛与顶接实，用木楔背紧背严。

2）1＃～2＃联络巷加固。每5 m用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支设木垛，每两根方木用扒钉固定牢固，木垛与顶接实，用木楔背紧背严。

3）1＃空巷加固。在1＃空巷内冒落区附近用200 mm×200 mm×1 500 mm的方木支设木垛，每两根方木用扒钉固定牢固，木垛与顶接实，用木楔背紧背严；在木垛外侧200 mm，距钻孔往外4 800 mm处，用料石砌墙密闭，闭墙厚度为600 mm。

2．2 煤层空巷钻探

在主斜井掘进工作面距空巷30 m、15 m、10 m、5 m、2 m时，加强对空巷的钻探监测，确定空巷具体地点位置，找准主斜井穿越3＃煤层空巷位置。

2．3 煤层空巷贯通

采用先探后掘、长探短掘施工。

1）贯通准备工作。主斜井掘进至贯通点相距15 m时，采用先探后掘、长探短掘施工，探明空巷的积水、瓦斯等情况；掘进至贯通点相距10 m时，将贯通所需材料（水泥、砂、坑木、风筒及支护材料）准备到位；贯通相距2 m时，用3 m长的钻杆在巷道迎头中部、底部探眼，直到探透为止，检查老空巷道内瓦斯、积水等情况，做好撤人警戒工作，同时加强对贯通地点的顶帮支护。

2）巷道贯通工作。贯通前，主斜井掘进工作面以及主斜井回风流中所有电气设备必须断电并闭锁，所有停电开关悬挂停电警示牌，井口附近20 m范围内严禁烟火；贯通时，撤出与贯通无关的作业人员，设置警戒，并对工作面的瓦斯、通风和巷道支护等情况进行检查，只有贯通地点瓦斯浓度在0．8%以下，通风系统正常时，使用风镐作业进行小断面贯通，初次贯通面积控制在0．5 m2左右，然后扩刷至设计断面，并时刻观察瓦斯浓度的变化。

3）巷道贯通后调整工作。贯通刷大后，及时向前延接风筒，确保人员在风筒有效射程范围作业，并根据现场实际情况进行临时支护，临时支护采用单体液压支柱，间排距1 m×1 m；贯通后，对主斜井掘进工作面进行不定时测风，只有确定风流符合规定无异常后，方可结束贯通工作。

2．4 穿越煤层空巷

采用锚网索配合29＃U型钢架联合喷浆支护。

1）对空巷进行分段加固。

主斜井穿越空巷时，分为两段，一段为空巷在主斜井底部，长11 m，从贯通点至1＃～2＃联络巷中部；一段为空巷在主斜井顶部，长11 m，从1＃～2＃联络巷中部至2＃空巷。

空巷在主斜井底部时，主斜井右侧空巷采用料石水泥砂浆砌墙，砌墙位置距主斜井中线2．26 m，料石墙厚度500 mm，与空巷顶板结实，后部空洞用矸石填实，并用水泥砂浆灌注。主斜井底板以下空巷用矸石填实，人工夯实，用水泥砂浆浇灌至主斜井底板（见图2）。

图2 空巷在主斜井底部时，空巷加固示意图

空巷在主斜井顶部时，主斜井左侧空巷采用料石水泥砂浆砌墙，砌墙位置距主斜井中线2．26 m，料石墙厚度500 mm，与空巷顶板结实，后部空洞用矸石填实，并用水泥砂浆灌注。主斜井顶部空巷采用锚网索

1.2.1 心理护理 脑血栓患者临床中身心均承受了较大的痛苦,我们为了让患者的负面心理状态得到缓解,护理人员应该要多和患者沟通,对患者的心理状态进行了解,让患者能够对疾病有正确的认识。并且,护理人员要根据患者的个体差异性来进行针对性的疏导,以患者的角度来分析问题,联合患者家属提供心理支持,让患者保持积极乐观的治疗态度,护理人员根据患者的病情来制定护理方案,协助医生开展护理,让患者能够接受治疗。

顶帮支护，锚网支护规格与主斜井锚网支护类同，空巷顶板补打锚索进行补强支护，顶部锚索三花布置，锚索规格d18．5 mm，5 300 mm长，锚索间距为1 200 mm，排距1 600 mm，最后在空巷内用200 mm× 200 mm×1 500 mm的方木支设木垛接顶。

空巷在主斜井顶部时，空巷加固示意图见图3。

图3 空巷在主斜井顶部时，空巷加固示意图

空巷加固时，每5 m为一段，施工结束后，对主斜井采用放小炮的方式进行掘进施工。

2）掘支方式。

穿越空巷期间采用短掘短支，锚网索加固顶板，片石混凝土充填两帮的方式向前掘进。

a）掘支工艺。

掘支工艺流程：打眼放炮（风镐刷扩）→敲帮问顶、撬落活矸→临时支护→打顶部锚杆（挂网）→顶部打锚索加固顶板→上拱梁→上拱梁拉杆固定→出渣→打帮部锚杆（锚网支护）→挖基础柱窝→支棚腿→安装卡缆连接加固→上帮部拉杆→充填两帮→上水泥盖板→木垛接顶（充填煤矸）→喷射混凝土。

b）掘支技术要求。

永久支护后净断面规格：半圆拱形，宽4 500 mm，高3 650 mm，净断面积14．25 m2。

锚网支护技术要求：锚杆采用d20 mm×2 000 mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，菱形布置，排间距均为800 mm×800 mm，钢筋网采用10＃铁丝编制的经纬网，网孔规格：80 mm×80 mm，喷射砼厚度150 mm。

钢棚支护技术要求：U型钢型号为29＃U型钢，分3段，左右腿长3 737 mm，拱长4 710 mm，拱腿搭接长度400 mm；拉杆为10＃槽钢，长1 100 mm，14＃钢板卡子，配套卡缆、螺栓等。

29＃U型钢棚支架安设技术要求：U型钢支架棚距800 mm，倾斜巷道支架的迎山角1°～3°，每架棚安设6根拉杆，拱梁左右两肩距中心各1 m的位置各安装1根，左右棚腿搭接处下方100 mm的位置各安装1根，左右棚腿高1 000 mm的位置各安装1根，柱窝挖到实底上，柱窝深度不小于350 mm，卡缆螺栓扭矩设计为25 kg·m（见图4）。

图4 29＃U型钢支护图

c）顶板支护方法。

架设棚梁，在棚梁上铺设钢筋网，并用木背板在网后背紧棚梁，当顶板空顶过高时，把钢筋网用铁丝捆绑固定在棚梁上，可在棚梁中心顶部用方木垛接顶楔紧，剩余空间用片石混凝土充填。

在顶板岩石情况较好时，可在顶板及两肩处棚梁两侧各打两根锚杆，用卡缆固定悬吊棚梁，以防止棚架下沉。U型钢棚穿越3＃煤层空巷直至进入实体岩石垂深5 m处为止。

d）两帮支护方法。

棚腿支设前，先对两帮底板不实处挖宽500 mm、深500 mm的基础，用片石混凝土充填加固，使两帮底板形成整体片石混凝土梁，用于承载钢棚支架压力。充填完成后，在充填实底上架设U型钢棚架。棚腿与棚梁搭接固定牢固后，在棚腿后铺设钢筋网，钢筋网要搭接绑牢，网后先用木背板背紧棚腿，空帮区用片石混凝土进行充填密实。两帮充填时，由下向

上进行充填。充填时，逐层进行充填，填一层片石喷一层混凝土，层厚300～500 mm。顶部片石混凝土充填滞后一个循环，在下一循支护时，对上一棚顶部进行片石混凝土充填密实。顶部充填时，由两肩向中间进行充填。对于巷道两帮空帮过大时，采用片石混凝土在钢筋网后进行充填形成一个自然坡度，然后喷射混凝土，形成片石钢筋网混凝土墙，确保井筒稳固安全。

在距空巷5 m处，在原锚网支护完成后，开始架设U型钢棚穿越3＃煤层空巷直至进入实体岩石垂深5 m处为止。

3 实施效果评价

通过对穿越煤层空巷施工技术的分析，采用锚网索配合29＃U型钢架喷浆联合支护维护空巷顶板，在穿越空巷时首先考虑解决影响施工进度因素，超前探测空巷积水、瓦斯，加固空巷顶板，有效防范事故的发生，使井筒施工顺利穿越空巷，达到了安全、快速通过空巷的效果。

［1］宋宏伟，刘 刚．井巷工程［M］．北京：煤炭工业出版社，2006：103-105．

［2］钱鸣高，刘听成．矿山压力与岩石控制［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2003：41-45．

［3］崔云龙．简明建井工程手册［M］．北京：煤炭工业出版社，2003：172-173．

［4］侯超炯，郭励生．煤巷锚杆支护［M］．徐州：中国矿业大学出版社，1999：36-42．

Construction Technique Method on the Inclined Shaft Passing Through Abandoned Roadway in Coal Seam

Du Li-hong

In the process of main inclined shaft construction in a coal mine，when tunneling to 117 meters and 139 meters，need to respectively passing through the 1＃and 2＃abandoned roadway in the 3＃coal seam，the abandoned roadways were closed in a long term，there are goaf seeper，gas and so on．Through using the methods such as advance borehole drilling，abandoned roadway strengthening，steel frame shed erecting，grouting filling and etc．，solves the problem of slow advance speed through the abandoned roadway，realizes fast，safe and smooth construction of shaft．

Abandoned roadway in coal seam；Goaf seeper；Gas；Support management

TD353

B

1672-0652（2013）05-0023-04

2013-02-18

杜利宏（1983—），男，山西吕梁人，2007年毕业于太原理工大学阳泉学院，工程师，主要从事煤矿技术管理工作（E-mail）409460220＠qq．com