交叉巷道安全施工技术研究应用

苏张锋

（晋城宏圣建筑工程有限公司，山西 晋城 048000）

1 概 述

沁城煤矿2201巷位于井田二盘区西翼，巷道设计长度为1970m，巷道断面规格为宽×高=5.0×3.5m，施工巷道从盘区辅运巷开口沿2#煤层底板平行掘进，煤层平均厚度为3.5m，采用综合机械化掘进工艺，截至目前巷道已与8201切巷贯通。

为了便于巷道后期物料运输，需施工一条2201运料绕道，绕道设计长度为90m，断面规格为宽×高=4.0×3.5m，设计2201运料绕道由综掘队在距2201巷口45m处开口施工，并与辅运巷呈60°夹角，运料绕道施工到位后与2201巷贯通，贯通口位置位于2201巷开口往里78m处，如图1所示。

由于2#煤层属石炭系煤层，煤层岩石普氏系数f＜2.0，煤体单轴抗压强度不足10MPa,若2201运料绕道采用掘进机掘进直接与2201巷贯通时，两巷交叉点处巷帮难以预留，巷帮垮落长度达5.0m，从而造成巷道贯通交叉点顶板空顶暴露面积达9.2m2，甚至会发生大面积冒顶事故。

图1 沁城煤矿二盘区2201运料绕道平面布置图

2 施工工艺

为了防止巷道在两巷交叉处贯通时出现顶板垮落事故，决定采用松动爆破导硐反掘法进行掘进施工。

（1）首先2201运料绕道从辅运巷开口施工，采用综合机械化掘进施工工艺，当巷道掘进至85m处巷道停止施工。

（2）在2201巷稳装一部SSJ-800型胶带输送机，输送机机头与盘区带式输送机搭接，机尾安装在巷道贯通点位置，并在机尾处安装一部P-60B型耙岩机。

（3）设备安装后，从2201巷设计贯通点位置以30°夹角开口施工，为了控制巷道掘进进度，确保顶板支护及时，决定采用松动爆破导硐法进行巷道掘进。

（4）导硐设计断面规格为宽×高=2.5×3.5m，预留交叉巷帮宽度为1.5m，导硐断面共布置三排松动爆破眼（共计12个），炮眼深度为1.0m，炮孔间距为0.6m，排距为1.0m，第一排炮眼距顶板间距为0.5m。

（5）炮孔施工完后，每个炮孔内填装一支爆破药卷，长度为300mm，质量为300g，以及一支矿用毫秒延期电雷管，每次爆破炮眼数量不得超过4个，由下往上依次爆破。

（6）导硐松动爆破时，每茬控制进度不得大于1.0m，爆破后及时对顶板空顶处安装丝杠式超前支护，然后人工采用洋镐及风镐进行扩帮，扩帮宽度为1.5m，扩帮后保证巷道断面规格符合设计要求并及时对顶板施工永久支护，依次类推直至巷道贯通。如图2所示。

图2 2201运料绕道松动爆破导硐施工断面示意图

3 支护工艺

3.1 导硐处顶板支护

为了提高巷道交叉点处顶板稳定性，防止顶板压力集中导致顶板破碎、冒顶事故发生，决定采用施工纵向迈步式锚索吊棚及架设工字钢棚进行联合维护。

3.1.1 纵向锚索吊棚施工

（1）锚索吊棚主要由一根11#工字钢梁，两根锚索组成，工字钢梁长度为2.5m，钢梁上焊制两个孔径为25mm圆孔，孔间距为1.5m；锚索采用长度为5.0m，直径为21.6mm预应力钢绞线。

（2）在设计顶板位置施工两个支护钻孔，钻孔深度为4.8m，钻孔施工完后依次填装两支锚固剂及锚索，并采用锚索机进行搅拌锚固，锚固后锚索抗拉拔力不得低于170kN。

（3）两根起吊锚索施工完后将11#工字钢梁吊挂在锚索上，用预应力张拉千斤顶进行预紧，预紧打压值不得低于26.1MPa。

（4）顶板锚索吊棚纵向布置（与2201运料绕道平行），每排布置4根锚索吊棚，间距为1.0m，第一排锚索吊棚施工在距交叉口1.0m的2201巷顶板上；第二排与第一排迈步式布置，依次类推，从交叉点至工作面迎头共施工四排锚索吊棚。

3.1.2 架设密集工字钢棚

（1）2201运料绕道架设工字钢棚主要由顶梁、棚腿、卡缆、底座、连接杆等部分组成，顶梁宽度为4.0m，棚腿高度为3.5m，底座规格为长×宽=0.3×0.3m。

（2）将钢棚底座固定在巷道坚硬底板上，用地锚将其固定，底座安装后将棚腿与底座对接固定，并在巷帮施工一组固定锚杆将棚腿固定；棚腿与顶梁采用卡缆进行固定并进行预紧，预紧力不得低于200N·m。

（3）第一架钢棚架设在两巷交叉口处，钢棚巷道布置，钢棚架设间距为0.5m，巷道共架设10架工字钢棚，所有钢棚架设完后在相邻两架钢棚之间采用三组连接杆进行固定。

3.2 人工施工三角煤柱

为了避免因交叉巷道三角煤柱垮落造成顶板空顶面积大，决定采用柔模技术进行人工施工三角煤柱。

（1）首先在三角煤柱垮落处支设三排长度为3.0m，直径为30mm木柱，第一排木柱共计四根，第二排三根，第一排两根，木柱间距为1.0m，排距为1.5m，木柱支设后呈三角形，如图3所示。

（2）为了保证人工三角煤柱与巷道煤柱能够形成整体，在第一排木柱与实体煤柱之间施工三排锚杆，每排三根，锚杆间距为1.5m，排距为1.0m。

（3）所有木柱支设完后，采用规格为长×宽=4.5×0.3m的木板进行人工支盒，当盒板支设高度达1.0m时及时采用注浆泵向盒内注射配比为水泥∶砂子∶石子=1:2:2的混凝土，并采用振动泵进行震动，直至支盒浇筑到位。

图3 2201运料绕道交叉口人工施工三角煤柱平面示意图

4 应用效果

2201运料绕道施工期间，采用松动爆破导硐反掘法进行贯通施工，与传统交叉巷道直接贯通方法相比，有效克服了交叉点贯通施工时顶板压力集中带来的问题；采用柔模技术进行人工施工三角煤柱，进一步加强了交叉点处顶板支护，解决了交叉点三角煤柱难以预留问题，保证了交叉巷道贯通施工安全，取得了较好效果，为类似条件下交叉巷道贯通施工提供了实践依据。