岔角滩矿井+375m主平硐巷道维修技术研究

马来祥

摘 要：在煤矿开采过程中，受各种因素的影响，巷道的原有支护会受到不同程度的破坏，影响安全生产，本文介绍了岔角滩矿井+375m主平硐1202～1262m出现钢拱架变形移位，在巷道修复过程中，通过采取科学合理的方法，精心组织，快速高效施工，取得了满意的效果。

关键词：井巷工程;支护;拱架变形 ;巷道维修

1  引言

在许多水文地质条件复杂的矿井，随着时间的推移，巷道服务年限的增加，受采动的影响，巷道的原有支护都会出现不同程度的破坏， 导致巷道变形，甚至造成巷道垮塌，尤其是在服务年限较长的主要巷道，地质水文条件复杂的部位，更容易出现此类情况。如果出现支护失效，巷道变形，将会威胁到矿井正常的安全生产，也给企业带来不小的经济损失。在巷道支护出现问题，怎样在最短时间内将巷道修复，将损失降低到最低，本文将岔角滩矿井+375m主平硐巷道维修的经验进行一些总结。

2  工程概况

2.1 巷道情况

岔角滩+375m主平硐k1+202m～K1+262m段巷道，岩性为黑色碳质泥岩，属于含水地层，岩性遇水极易膨胀变软，容易风化掉渣。当初施工时，支护设计采用11#工字钢拱架+网片+喷射混凝土联合支护，钢拱架采用11#工字钢制作，喷射混凝土厚度200mm。巷道施工完毕已经两年时间，但一直未施工水沟（断面为1.0m×1.0m）。

2.2   变形的原因

在施工水沟时，钢拱架的棚腿出现下沉、内偏，下沉500mm左右、内偏了600mm左右，巷道全宽只有4000mm（设计4600mm），断面已不能满足使用，经过分析，原因有以下几点：

第一，由于此段岩层为炭质泥岩，岩性较软且含水，喷射混凝土不能与岩层进行有效的粘合，在巷道围岩应力的作用下，出现离层现象，支护层无法和岩层形成整体;

第二，原巷道在施工时，底板未作任何处理，受巷道积水的影响，底板岩层水变软膨胀，在巷道围岩应力的作用下，出现底鼓现象，

第三，水沟未能和巷道断面一次性开挖成巷，致使在支护时，拱架的脚子未能落在水沟底板以下，再次开挖毛水沟后，造成拱架脚子悬空;

第四，巷道的水沟未及时施工，巷道的底板积水严重，岩层经水长期侵泡，造成巷道底板松软，且拱架的脚板面积过小，拱架的脚子容易钻地，再加上拱架和混凝土的自重作用，脚子更容易钻地;

第五，毛水沟开挖过后，造成拱架内脚失去抵抗力，且为了赶工期，毛水沟一次开挖距离过长，导致失去抵抗力的拱架数量过多。

2.3  维修目标

+375m主平硐巷道是全矿井的重要巷道，主要承担矿井出煤、运输、人员进出、瓦斯抽采、矿井供风、供电、通讯、排水等多种任务，断面内布设的管线缆非常多。结合矿井布局和井筒服务年限，上述功能无法调整。维修必须达到以下目标：

（1）巷道的断面参数、中腰线必须达到原设计的要求，否则设备无法通过、皮带无法运行;

（2）巷道的永久支护必须牢固可靠，在服务年限内，不能出现新的变形，否则影响矿井后续正常生产。

3  处理方案

3.1临时处理方法

用φ15.24的锚索做临时支护，在两架拱架的中间施工3根锚索，位置分别在拱顶正中和两侧小圆处，锚索深入到基岩2m以上。将11#槽钢，长1.2米，中间钻眼，锚索穿过槽钢中间的眼，将槽钢固定在锚索的尾端，槽钢必须紧托两架拱架，锚具里面加垫托板，有效防止拱架的继续下沉。为巷道的修复提供必须的安全保障。

3.2永久处理方案

在拱架的脚子浇筑片石混凝土墙，宽700mm，高550mm，底板一次性浇筑。巷道底板进行换填处理，巷道设计底板以下550mm全部换填处理，材料采用C15片石混凝土，水沟移至皮带的下方，净宽800mm，深500mm，水沟趟底300mm;顺着巷道方向拱架脚用11#工字钢穿鞋，并在巷道设计底板高度增加11#工字钢底梁，将拱架两边的脚子撑起;拆除原有的喷射混凝土支护，将拱架复位，重新喷浆进行支护，混凝土强度C20，厚300mm。人行侧的底板浇筑C15片石混凝土，厚350mm。

3.3施工步驟

3.3.1 先在巷道的两个肩窝打设单体液压支柱，支柱的顶部必须顶在巷道原有的拱架上，支柱底部必须用长枕木“穿鞋”，保证支撑力，对巷道进行临时的加固支护;

3.3.2人工开挖清理巷道左帮脚子的淤泥、矸石，巷道轮廓线外500mm，巷道轮廓线里700mm范围的全部清理，更更换拱架棚腿，棚腿之间用11#工字钢采用焊接方式进行连接加固，浇筑挡墙和左帮底板;

3.3.3 左帮的混凝土挡墙和底板全部处理完毕，达到养护期后，保证强度的情况下，在按照处理左帮脚子和底板的方法，浇筑右帮的挡墙和底板，深度和宽度和左帮相同;

3.3.4 两边的挡墙和底板浇筑完毕后，利用梭式矿车搭建升拱操作平台，升高拱架的工作全部在梭式矿车上完成，巷道中部的单体支柱必须搭设在梭式矿车。

升高拱架前，将巷道左帮的棚子和腿子连接牢固，并且搭设好单体支柱，拱架的左边从单体支柱以下部分不动，利用巷道右边和正中的三根单体支柱升高拱架。将四根单体全部搭设好后，将拱架上的混凝土及拱架背部的岩石等全部人工采清理干净，拱架从右边的棚腿连接处断开，依次从巷道右边至左边的顺序给单体支柱加压，让拱架缓慢上升，反复进行直至拱架升高至设计高度，拱架升高到设计高度后，右边棚子和腿子之间加一节11#工字钢，最后进行焊接处理。再进行喷射混凝土支护;

3.3.5整个拱架段修复完毕后，最后进行底板剩余部分的换填和水沟浇筑工作。

4  经验总结

4.1 人员组织：巷道维修处理，几乎全部依靠人力，工效低、劳动强度大，尤其是人工清理淤泥和破除拱架上的混凝土;同时安全威胁大，随时都有可能出现拱架二次下沉，造成巷道破坏受损加重。所以在组织人员时，必须选排经验丰富、责任心强、劳力好的员工进行施工，同时安排专人观察拱架的变化情况，出现异常，必须立即停止施工并撤人;

4.2 拱架复位：整个修复过程中，拱架复位是最关键的一环，能否将拱架恢复原位，直接关系到修复效果，也是巷道维修是否成功的重要评判依据之一。在拱架上焊接一个小金属块，用单体液压支柱将拱架抵回原位。在复位过程中，如果在操作不当或强行复位，都有可能导致拱架整体垮塌，造成更大的破坏，加大修复的难度和施工危险;

4.3 排水处理：主平硐为穿层巷道，通过裂隙和构造，有水导入到此段巷道内，造成巷道淋水严重，为了不让巷道中的淋水顺着拱架的后壁渗入到巷道的底板，必须在巷帮预埋放水孔。

4.4 充填处理：此段巷道经过两次的施工，巷道顶部空顶严重，垮落高度达5m左右，岩层在淋水的长期侵泡下，极易冒落，对拱架等支护实体形成冲击破坏。对顶部进行充填处理，可以对支护层形成一定的保护，避免垮落下来的矸石直接冲击支护层，起到一定的缓冲保护效果。

5  取得效果

经过50天的施工，近60m巷道，75架支架全部修复完毕，修复后，巷道的中线、腰线、全宽、全高全部达到了设计要求，满足了使用的要求，通过近半年时间的观察，巷道基本无变形，维修的整体效果比较理想。

6  不足之处

6.1破除混凝土和清理矸石，由于受施工条件限制，全部需要人工作业，劳动强度大，工效低;

6.2充填材料应该选用密度较小，质量轻的材料，尽量减小拱架承受的重量。

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