浅谈斜井过采空区施工技术-网

论文导读：
【摘要】晋煤集团晋圣公司固隆煤业在副斜井过采空区，在地质条件复杂的条件下，超前钻探、架设钢架棚、片石墙体充填、壁后注浆、超前管棚支护等方法，实现了井筒安全顺利通过3#煤层采空区。该文介绍了斜井过采空区的一些施工方案和在施工中采取的主要措施。
【关键词】斜井；采空区；钢架棚
1 矿井概况
山西晋煤集团阳城晋圣固隆煤业由原山西阳城沟东煤业、山西阳城北燕煤业、山西阳城南固隆煤业三座矿井整合而成，位于阳城县城西北约15km固隆乡境内，为瓦斯矿井，矿井主要开采3#、15#煤层，建设规划为年采120万吨，矿井设计服务年限21年。矿井利用原沟东煤业工业场地作为整合后矿井的主工业场地，利用场地内原主井改造为回风井，新掘主、副斜井，三个井筒均一次落底到15#煤层底板，两斜一立，斜井开拓方式。
副斜井井筒斜长斜长510m(落底15#煤层+620水平)，倾角23°，设计断面为直墙半圆拱形，净宽4.5m，净高3.85m，净断面15.15m2，铺设轨型30kg/m、轨距 600mm双道，双钩串车提升，担负全矿井辅助提升任务，兼进风和安全出口。井筒表土井颈段采用混凝土浇注，厚度500mm，基岩段采用锚网喷支护，厚度150mm，普通法施工。
井筒穿过区域属原沟东煤矿2005年旧采区，原开采基本为沿煤层布置巷道，采用房柱式旧法回采，工作面进回风巷掘进方位角211.5°，间距20m，每40m打一联络巷进行回采，联络巷宽度3m，扩帮回采一边3m，回采后采空区宽度约9m左右，相邻两工作面留15m保护煤柱。副斜井揭露3#煤层见煤点处在该采空区西边界位置。据地质勘察采空区面积58723m2，井筒穿越3#煤层采空区位置较高，区内无大面积积水，聚积有有害气体主要为CH

4、CO2等，不存在火区。

2 过采空区探放水方案
井筒施工过程始终坚持“有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的探放水原则，首先采用物探手段，对井田范围内的采空区进行勘探，确定采空区范围和井筒附近具体采空区位置，判断出水淹区范围，计算积水量，分析水害威胁程度；然后地面打钻安设排水设备抽排采空区积水。
在掘至井筒180m时停止掘进，进行超前打钻探查3#煤层采空区情况，探明采空区情况，并排除积水和降低有害气体浓度至安全范围后开始掘进。在井筒工作面布置17个钻孔，钻孔的布置方式、数量和夹角如图1所示。
3 过采空区掘支方案
在距采空区5m处开始实施短掘段支，循环进度控制在0.8m，炮眼深度不得超过1.3m，地面引爆放炮。打探眼探明瓦斯有害气体及积水等情况。在原巷道锚网支护基础上，架设29U型钢棚和喷射混凝土进行支护，片石墙体充填，喷射混凝土井壁。空帮、空顶区段采用钢架背板充填混凝土、片石、木垛进行支护。贯通时实行小断面贯通，排除采空区瓦斯和积水后，采用放小炮或风镐刷扩的方法揭露采空区至设计断面。
工艺流程：打眼放炮→敲帮问顶撬落活矸→前探梁临时支护→铺顶网（打顶部锚杆、锚索）→上拱梁→上背板或木垛接顶（充填片石混凝土）→上拱梁拉杆→出渣→挂帮网（打帮部锚杆）→挖基础柱窝→支棚腿→安装卡缆连接加固→上帮部拉杆→上背板（充填两帮）→喷射混凝土。
井筒基岩段巷道支护：锚杆采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆?20-M22-2000，每排13根锚杆，排距为800mm,间距为800mm。锚杆锚固剂使用MSK2335和MSZ2360，Φ6.5钢筋网2200×900mm，网格100×100mm,锚杆托盘：120×120×10 mm托盘。C20喷射混凝土，水泥：p.o3

2.5，沙：黄沙，碎石：5～10mm，速凝剂：J85型，喷层厚度150mm。

3.1 正常段支护方式

在距采空区5m处实体基岩段开始架设29U型钢棚进行初期支护，棚架间距800mm，棚架间用10#槽钢拉杆连接，每架钢棚用6条拉杆，钢棚后用1200mm×150mm×50mm木背板背紧，背板间距不大于600mm。循环方式采用一掘一支，每3m进行一次C20混凝土初喷，初喷混凝土要把架棚间低洼处填平；在井筒穿过3#煤层和采空区后，再对井筒架棚段进行整体复喷，复喷达到设计要求，喷层面与U型钢内沿保护层厚度不小于50mm。
巷道采用前探梁配合液压支柱进行临时支护。前探梁采用两根长度2500mm，Φ108mm钢管，用Φ20mm钢筋卡子固定在已架设好的棚梁上,液压支柱型号为DN22-300/90，支柱支设要穿鞋带帽。爆破成巷后及时将前探梁伸至迎头岩壁并用木背板接顶背紧、背牢，并视顶板情况选点打好液压支柱。然后打锚杆、挂网、架棚进行摘自：7彩论文网毕业论文免费下载www.7ctime.com
支护。

3.2 采空区顶板高于巷道顶板时的支护

采空区顶板高于巷道顶板时，应重点做好顶板支护，用前探梁直接架设钢棚，铺设钢筋网或钢模背板，空顶空帮无法打装锚杆地段，钢筋网用铁丝捆绑固定在棚架上。顶部高冒区用“井”字形木垛接顶背牢，并预留注浆铁管，待巷道穿过采空区后，采用注浆方式进行充填密实。注浆管每2m在顶部埋设一根，直到穿越采空区为止；对于巷道两边空帮区，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。

3.3 采空区底板低于巷道底板时的支护

采空区底板底于巷道底板时，重点做好底板强化支护。将底板浮矸由设计掘进底板位置垂直向下清理500～800mm，然后砌筑片石混凝土强化底板，混凝土强度等级为C20。为防止以后采空区积水量过大对巷道造成水压威胁，在支护井壁时在采空区底板高500mm的对应井壁位置预留2寸钢管和闸门作为放水管。

3.4 特殊情况支护方案

大面积悬空采空区。若井筒穿入大面积采空区，为防止施工中顶板突然下沉造成重大顶板事故，必须在超前临时支护下方架设木垛进行有效防护，防止工作面顶板来压推垮巷道支护造成事故。初期支护完成后，要对顶帮进行混凝土充填。
垮落破碎带施工。若井筒穿入采空区冒落带或围岩破碎带，必须采取钢棚前探梁超前支护、初喷混凝土、短掘论文导读：证了固隆煤业副斜井过3#煤层采空区安全顺利的通过采空区。从4月份开始至5月初结束，累计架设U型钢棚70架，掘进56m，期间未发生一起伤人、冒顶事故，为今后斜井过采空区施工积累了宝贵的经验。参考文献：崔云龙.简明建井工程手册.北京：煤炭工业出版社，200

3.侯超炯，郭励生，等.煤巷锚杆支护.徐州：中国矿业大学出版社，19

短支的方法进行施工。巷道成巷后，先初喷30～50mm厚的砼及时封闭围岩，再进行初期支护。若围岩破碎冒落严重时，可在超前前探梁支护的基础上，采用管注方式对破碎围岩进行注浆加固。对巷道正前顶板及两帮进行加固，然后再进行掘进，注浆采用水泥浆。过采空区段井筒支护如图

2、3所示。

4 其他措施
井筒施工中根据现场情况，在原支护基础上采用补强锚索加固顶板。进入3#煤层底板，巷道顶板为煤层，出渣后极易冒落，可根据现场情况，采取超前管棚支护的方法进行提前维护顶板。超前管棚采用1.2寸钢管，长度2500mm，对井筒的肩部以上拱部部位进行超前支护，钢管布置10根，管间距离为300～400mm，超前管棚支护可有效防止顶板煤矸冒漏。
5 结论
斜井过采空区是斜井施工中的一个难点，实践表明按照以上确定的方案措施，保证了固隆煤业副斜井过3#煤层采空区安全顺利的通过采空区。从4月份开始至5月初结束，累计架设U型钢棚70架，掘进56m，期间未发生一起伤人、冒顶事故，为今后斜井过采空区施工积累了宝贵的经验。
参考文献：
崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.
侯超炯，郭励生，等.煤巷锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
作者简介：
柴瑞（1984-），男，本科，助理工程师，2005年7月毕业于太原理工大学采矿工程专业，现在晋圣矿业投资有限公司调度指挥中心从事技术管理工作。