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摘要:巷道交叉點施工的影響因素有很多,主要取決于巷道交叉點的規格、跨度及圍巖條件。福城煤礦通過優化施工工藝流程,完善了+520軌道暗斜井+620片口牛鼻子交叉點擴幫放頂的質量控制及噴、錨網噴、錨索聯合支護在斜巷大跨度交叉點的應用,對斜巷大跨度交叉點的施工重要的參考意義。
關鍵詞:斜巷;交叉點;施工工藝;支護
1概況
1.1大跨度交叉點的概念
交叉點是指在巷道相交或分岔地點處的巷道。井下大跨度交叉點(一般指齊臉最大斷面跨度超過7m的交叉點)具有跨度大、工程質量要求高、施工困難、安全風險高等特點,特別是砌碹支護形式的交叉點,由于軌道的彎曲和分岔都有一定的要求,所以交叉點斷面變化大、跨度大、頂板不易維護。隨著錨桿支護技術的日趨成熟及推廣應用,井工煤礦以錨網噴作為主要支護形式的各類交叉點得到迅速普及,設計參數可隨實際情況靈活多變,支護可靠性增強、適用性面較廣,能適用于各種圍巖條件和不同規格尺寸的交叉點。
1.2工程概況
福城礦業公司+520軌道暗斜井傾角24°30',+620片叉點位于3上煤頂板,通過的巖層為3上煤、炭質泥巖、砂巖,交叉點工程全長24m,設計最小斷面10.6m2,最大斷面44.3m2,巷道最大跨度10.4m。
2牛鼻子交叉點施工工藝
+520軌道暗斜井為軌道、皮帶聯合運輸巷道。巷道采用鉆爆法施工,分層爆破掘進,光面爆破。施工過程中為不影響皮帶運轉及軌道提升,在片口上下30m范圍內臥底,將皮帶臥至+520軌道暗斜井永久底板以下,在上部鋪設11#礦工鋼及花紋鐵板,并在鐵板上留設0.5m×0.5m的溜矸口兩組。施工前,先由測量人員標定出+520軌道暗斜井的中腰線,根據中腰線設計出施工大樣圖,嚴格按中腰線施工。施工順序:+620牛鼻子交叉點從小斷面(G15導線點后4.5m)處開始向下山方向施工,將整個交叉點分為24個斷面,施工至10#斷面前,先采用人工攉干的方式清理矸石。至10#斷面以下時,安設P-60B型扒裝機進行機械出矸。當施工至牛鼻子位置后,刷出迎臉。為保護好牛鼻子成型規整,周邊眼間距縮小至300mm,并且在牛鼻子一幫采用隔眼裝藥。
3牛鼻子交叉點擴幫放頂質量控制與應用分析
在交叉點中,牛鼻子交叉點施工難度最大,+620交叉點施工采用繪制施工大樣圖的方式進行擴幫放頂的質量控制。+620交叉點施工前,先根據測量人員標定的中腰線繪制出片口施工平面圖、片口施工剖面圖及牛鼻子位置施工斷面圖。交叉點施工關鍵是控制好施工腰線及每米畫弧半徑。自+620交叉點開門施工位置起沿+520軌道暗斜井腰線,巷道每米刷寬260mm,交叉點腰線每米下落70mm,至21號點停止下落,腰線與+520軌道暗斜井腰線平行施工至牛鼻子位置。現場控制過程:(1)自+520軌道暗斜井G15導線點以上4.5m(斜距)處,沿+520軌道暗斜井腰線標定出交叉點施工腰線,每米標定一組并編號。(2)當施工至22號點時,迎頭左幫停止施工,右幫繼續施工至24號點,將迎臉刷正。
4噴、錨網噴、錨索聯合支護在斜巷大跨度交叉點的應用
4.1圍巖分析
+620中部車場為福城礦業公司礦井延深水平的重點開拓工程,而+620交叉點是整個+620水平材料、設備提運的重要環節,服務年限長、作用大。+620交叉點牛鼻子位置揭露3上煤頂板,巷道埋深630m,煤層傾角40°~45°,圍巖節理發育。3上煤頂板為泥巖,黑灰色,泥質結構,層狀構造,平均厚度1.17m;再上為中砂巖,灰白色,砂粒結構,層狀構造,鈣質膠結,厚9.24m。通過以上分析得出,交叉點所處位置地質條件較復雜,加之巷道跨度大、埋藏深、交叉點非一次性成巷,進一步改變了圍巖的應力分布。
4.2支護原理
錨桿支護屬于及時、主動、柔性支護,交叉點施工開幫放頂后,及時打安錨桿進行組合拱加強支護;由于交叉點處頂板泥巖膠結力較差且本身松動膨脹對高位巖層形成較大垂直負荷,而錨桿支護的圍巖加固范圍較小,對于大跨度斜巷交叉點頂板控制很難滿足要求。錨索支護是將錨桿支護形成的加固拱錨固到頂板深部中砂巖中,對錨桿支護起到補充作用,同時擴大了加固范圍,解決了單純錨桿支護的不足,提高了支護效果,保證了交叉點圍巖的穩定性。
4.3支護參數與計算應用分析
錨桿長度計算:考慮一定的安全系數,錨桿長度取2.4m。+620交叉點采用噴、錨網噴、錨索聯合支護,噴漿厚度120mm,錨桿間排距700mm×700mm,錨桿采用Φ22mm×L2200mm(MSGLD600/22(X))的熱軋細牙等強螺紋鋼式樹脂錨桿,網采用Φ6mm的點焊鋼筋網,網格100mm×100mm。開幫后巷道跨度比較大,需進行施工錨索加強支護,錨索采用Φ21.6mm×L6200mm的1×7結構鋼絞線,錨索間排距為2000mm×3000mm,保護錨索鎖具不被打壞,將錨索打設在一次支護與二次支護之間跟隨一次支護。
4.4錨網噴+錨索聯合支護效果分析
在巷道交叉點最大斷面位置布置一個測試面,標定兩幫及頂板各一個點,每天用鋼尺測量兩幫移近量及頂板下沉量,并記錄數值、繪制變化曲線進行分析對比。經過三個月的數據記錄分析發現,兩幫最大移近量80mm,頂板下沉量30mm,之后交叉點兩幫及頂板不再發生變化。相比之前砌碹支護和架棚支護的巷道,變形量明顯減小。+620交叉點采用錨網噴+錨索聯合支護,大大降低了施工成本,值得在工程實踐中推廣應用。
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作者:王文釗 陳磊 邊剛 單位:內蒙古福城礦業有限公司