摘 要：本文主要以黃陵礦業有限公司一號煤礦四盤區開拓巷道為工程實例，介紹了一種煤礦用開拓巷道穿越采空區支護技術。根據四盤區探明的小煤窯采空區工程地質條件，研究設計了開拓巷道穿越采空區支護技術方案，實現了四盤區開拓巷道穿越采空區時的安全、高效施工。通過實踐證實了此支護技術的可行性，可為類似條件下開拓巷道掘進施工借鑒。

　　關鍵詞：開拓巷道;采空區;三維地震勘探成果;支護技術

　　0引 言

　　陜西陜煤黃陵礦業有限公司一號煤礦位于陜西省黃陵縣城西北約25km處，礦井核定生產能力為600萬t/a，主采煤層為2#煤，2#煤屬中厚煤層。礦井四盤區2#煤層附存平均厚度為1.8m，盤區內布置的開拓巷道位于井田東南部，設計為兩條直墻半圓拱形巷道，分別為四盤區回風巷、四盤區運輸巷，其中四盤區回風巷設計凈寬5000mm，設計凈高4300mm，設計直墻高1800mm，四盤區運輸巷設計凈寬3800mm，設計凈高3300mm，設計直墻高1400mm，兩條大巷之間留設保護煤柱30m，均與礦井井田邊界平行，其中四盤區運輸巷與井田邊界之間留設保護煤柱256m，形成后用于四盤區煤炭資源開采。

　　礦井論文投稿刊物：《煤炭與化工》是河北省化學工業研究院主管、河北煤炭科學研究院主辦、《煤炭與化工》雜志社編輯出版、全面報道國家有關煤炭及化工產業新的方針、政策以及新的工藝、技術裝備為一體的綜合性技術期刊。

　　根據四盤區三維地震勘探成果資料顯示，礦井井田東南部煤炭資源已經受周邊小煤窯破壞，且小煤窯因采煤方法不正規，多采用巷采或以掘帶采，形成的采空區給四盤區開拓巷道掘進施工帶來了嚴重威脅。因此，在四盤區開拓巷道穿越小煤窯采空區前，必須根據采空區工程地質條件，研究設計一種可行的穿越采空區支護技術，保證四盤區開拓巷道穿越采空區時的安全高效施工。

　　1工程概況

　　陜西陜煤黃陵礦業有限公司委托陜西省煤田地質局物探測量隊對四盤區異常區進行了三維地質勘探。根據三維地震勘探成果分析，四盤區回風巷將于3193m、運輸巷將于3281m揭露小煤窯采空區，預計四盤區回風巷穿越采空區長度85m，預計四盤區運輸巷穿越采空區長度550m。

　　2017年4月～2017年6月四盤區開拓巷道掘進工程按照專項安全技術措施安全順利地揭露了小煤窯采空區。根據揭露現場觀測，所揭露的采空區冒落巖塊已壓實，主要為片狀泥質砂巖，大小基本不超過1200×500mm。

　　根據陜西省煤田地質局物探測量隊解析的三維地震勘探成果以及四盤區開拓巷道揭露采空區現狀分析，小煤窯開采形成的2#煤采空區范圍相對較大，因此，要探明采空區實際冒落情況難度較大。鑒此，在研究設計支護方案之前須對可能遇到的工程地質條件進行分析，并針對不同的采空區工程地質條件研究設計相對應的支護方案，保證四盤區開拓巷道掘進工程施工安全。

　　2開拓巷道穿越采空區支護方案設計

　　2.1 采空區工程地質條件分析

　　根據四盤區2#煤層附存厚度、頂板圍巖、水及瓦斯等情況，對可能遇到的采空區地質條件分析如下：

　　1.根據小煤窯開采特點，采空區中可能存在有布置連續老巷形成的煤柱。

　　2.可能存在垮落形成的穩定采空區(即在掘進出矸作業時，頂板不再冒落)。

　　3.可能存在垮落形成的不穩定采空區(即在掘進出矸作業時，頂板繼續冒落，且冒落巖石較碎)。

　　2.2 開拓巷道穿越采空區支護方案設計

　　根據四盤區開拓巷道穿越采空區可能遇到的采空區工程地質條件分析，結合鋼筋混凝土碹支護技術在不穩定地層的應用經驗，對四盤區開拓巷道穿越采空區設計以下三種支護方案。

　　1.鋼筋混凝土連續墻支護技術

　　根據小煤窯開采特點，采空區中可能存在有布置連續老巷形成的煤柱，該區域頂板整體性和穩定性較好、且煤柱延續長度不小于10m時，采用錨網索噴對所掘巷道頂板進行支護、采用錨網索+11#工字鋼點柱方式加強老巷支護，然后澆筑鋼筋混凝土連續墻形成巷幫，實現開拓巷道穿越采空區中連續煤柱穩定區。

　　2.管棚鋼筋混凝土碹聯合支護技術

　　當開拓巷道穿越穩定采空區時，支設“超前管棚+金屬網+U型鋼棚+噴砼”形成臨時支護(一次支護)，利用一次支護形成的外模澆筑鋼筋混凝土碹隔離采空區形成巷道，實現開拓巷道穿越穩定采空區。

　　3.管棚鋼筋混凝土碹注聯合支護技術

　　當開拓巷道穿越不穩定采空區時，先架設超前注漿管棚對冒落區圍巖進行加固，再支設“金屬網+U型鋼棚+噴砼”與超前注漿管棚形成臨時支護(一次支護)，然后利用一次支護形成的外模澆筑鋼筋混凝土碹隔離采空區形成巷道，實現開拓巷道穿越不穩定采空區。

　　3.開拓巷道穿越采空區支護參數設計及校核

　　本文研究設計的開拓巷道穿越采空區關鍵支護技術為管棚鋼筋混凝土碹聯合支護，下文將以四盤區回風巷為例，重點敘述管棚鋼筋混凝土碹聯合支護參數選擇及工藝。

　　3.1 管棚鋼筋混凝土碹支護參數設計

　　根據上文分析，四盤區運輸巷采用管棚鋼筋混凝土碹聯合支護穿越采空區，巷道全斷面安裝管棚，規格為φ50×6mm，環向布置，間距300mm,外插角3°～5°，單管長度L=3600mm，搭接長度1800mm;全斷面掛雙層φ6金屬網，網孔50×50mm;架設U25鋼棚，排距600mm，棚與棚之間采用5根拉桿連接;全斷面噴C20砼，厚度110mm;鋼筋混凝土碹主副筋均為φ18螺紋鋼，結構筋為φ8圓鋼，間排距均為300mm，搭接長度35d，混凝土強度為C30，厚度400mm，基礎深度400mm，混凝土中須添加BR-3型防水劑，加入量為水泥量的10%。

　　4.鋼筋混凝土碹支護參數校核

　　C30鋼筋混凝土條件下，綜合考慮巷道斷面尺寸、采空區冒落圍巖穩定狀態、臨時支護參數、支護結構等情況，查采礦工程設計手冊，選定碹體厚度為400mm，可知碹體容許抗壓應力安全值為16.5MPa。

　　4開拓巷道穿越采空區支護工藝

　　工藝流程：全斷面安裝超前管棚→全斷面掛φ6金屬網→支設U型鋼棚→全段面噴砼→澆筑鋼筋混凝土碹。

　　技術關鍵：一是安裝超前管棚并支設“金屬網+U型鋼棚+噴砼”形成臨時支護，保證作業安全、為砌碹創造作業空間及外模，二是綁扎鋼筋、澆筑混凝土碹體，保證掘進與砌碹平行作業。

　　5應用效果

　　四盤區開拓巷道采用本文設計的管棚鋼筋混凝土碹支護技術及專項安全技術措施安全順利地穿越小煤窯采空區，實際穿越總長535m，其中四盤區回風巷實際穿越總長51m，四盤區運輸巷實際穿越總長484m。

　　黃陵礦業一號煤礦四盤區開拓巷道穿越采空區所采用的管棚鋼筋混凝土碹支護技術一是采用超前管棚支護提高了掘進作業安全系數、減少了掘進工程量;二是采用U型鋼棚支護，解決了鋼筋混凝土碹永久支護與掘進施工平行作業的問題;三是鋼筋混凝土碹永久支護與一次支護共同承載采空區二次穩定過程中礦壓重新分布所產生的載荷，支護結構合理可靠。該技術的應用為四盤區開拓巷道安全高效穿越采空區奠定了基礎，可為類似條件下開拓巷道掘進施工借鑒。

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　　作者：姜明 梁林 李亞斌 趙群