全圆架棚壁后浇注技术在蒲河煤矿的应用

关宇

摘 要：蒲河煤矿西三采区轨道巷巷道围岩具有显著的软岩特征，巷道压力大，普通支护不能满足巷道支护需要，巷道变形严重故采取全圆架棚壁后浇注技术对巷道进行支护。

关键词：全圆架棚；壁后水泥；沙子；碎石浇注

1.简介

1.1项目介绍

沈阳焦煤有限责任公司蒲河煤矿位于沈阳市沈北新区辉山街道望花村北，南接大桥井田，北连洋河井田，南北长5公里，东邻清水井田、西毗新城子井田、东西宽3.62公里，面积为18.1平方公里。矿井于1959年11月破土动工，1969年2月简易投产，原设计生产能力为60万吨/年，目前核定生产能力为150万吨/年。蒲河煤矿井下西三采区巷道变形严重，需经常翻修才能满足生产需求，维修费用是巷道掘进费用的2-3倍，严重阻碍了我矿的正常发展。

分析巷道破坏的原因：

（1）原始地应力大，地质条件复杂，整个西三采区断层分布较多。

（2）西三采区具有显著的软岩特征，岩性多为泥岩和凝灰岩，吸水性强，遇水极易膨胀。

（3）现有支护方式不能满足围岩特征，由于软岩巷道变形量大，变形迅速，为了确保正常生产，每年需要投入大量的人力物力进行翻修。

为了延长巷道服务年限确保服务年限内巷道的安全、正常使用，在我矿西三采区-430回风巷、-400轨道巷进行全圆架棚壁后浇注试验，为了蒲河煤矿软岩巷道支护技术奠定理论基础。

1.2全圆架棚壁后浇注技术介绍

根据国内外地下工程支护经验表明，全圆架棚壁后浇注是软岩巷道支护最有效的途径之一，且U型钢具有良好的断面形状和几何参数，全圆架棚能较好地适应大变形、大地压，防止底鼓效果显著，且该类支架安装方便，安全可靠，在巷道支护中具有一些其他支架无法比拟的优点。

浇注的目的是粘结受采动影响后的巷道表面围岩离层、裂隙，将破碎的巷道围岩进行重新组合，尽量恢复并构成连续的传力结构体，有利于锚杆锚索加固时力的传递，大幅度提高支护的强度和质量。

全圆架棚壁后浇注的作用：

（1）提高U型钢的支撑能力。

（2）浇注形成结晶体，防止水气侵入内部岩体，防止水害和风化。

2.施工方法

2.1施工地点

西三采区-400轨道巷、-430回风巷

2.2主要设备与材料

（1）采用矿用36U型钢架棚（图1）

（2）采用425水泥、沙子、碎石配制浇注液。

（3）采用 PCSI（B） 型喷浆机

2.3主要技术参数的确定

（1）架U棚安全措施

1）架钢工作由外向里进行。

2）在架钢前，将翻棚地点前后10米范围内的管线落地，用浮货或挑杆盖好，不能落地的，防止落下的煤（岩）块砸坏管线。

3）直径4.0m的36U环形钢，棚距为0.5m，每架钢子上4道铁撑子（详见断面图 图2）。

4）上底瓦时，必须有专人负责监视帮、顶的安全情况，发现隐患人员立即撤出。

5）底瓦立好后用料石垫起，高度不低于400mm上好撑子，再上两块帮瓦帮撑子卡环上齐螺丝拧紧，最后上顶瓦，注意底瓦的稳定，以防伤人。

6）上顶瓦前必须搭设牢固平台，宽度为2.5米、高度以不影响人及矿车通过为准。搭好平台后检查平台的牢固情况，在确定牢固后再架顶瓦。在上顶瓦过程中要时刻注意平台的牢固情况，发现问题及时处理。棚子架好后，找好中心、腰线、棚子要上尺、上线，合格后用标准撑子撑好，然后铺上芦草席进行砼充填。

（7）架钢滞后工作面不得大于10m。

（8）架钢时，必须5人以上，互相配合架设，由班长负责统一指挥。

（2）壁后充填安全技术措施

1）在棚后铺钢筋网及苇席时，必须要铺平、拉紧。网于网、席与席间必须用10#以上的铁线进行帮扎，铁线必须用钳子拧紧，绑扎间距0.2m。

2）钢筋网无需搭接，相邻两片钢筋网之间必须用10#以上铁线进行绑扎，绑扎间距≤200mm。

3）苇席铺在钢筋网上（铺满防止漏浆），搭接≥200mm，绑扎间距≤200mm。

4）充填前第一架钢的棚头必须用玻璃丝袋子装货自下而上分段进行封堵，封堵要严密以不跑浆为准。

5）壁后充填厚度为400mm，混凝土配合比为；水泥：砂子：石子=1：1：1（体积比），注水量适当调整，以满足混凝土湿度。

6）充填前将喷头调好位置及角度，并将喷头牢固的绑在钢棚上。

7）充填时由下向上进行，只许一人操作，一人监视，其余人员撤出到距充填位置10m以外。

8）混凝土养生时间不得少于8小时。

3.巷道变形数据监测

3.1巷道变形观测方法

在巷道施工段设置了10组巷道表面位移观测点，间隔5m，观测点布置为十字法，观测巷道顶底板及两帮的位移变化量，前两个月每5天观测一次变形量，第三个月到第6个月每隔半月测量一次，6个月后每月观测一次变形量。

3.2巷道变形量描述

通过对半年观测数据的整理发现，采用全圆架棚壁厚浇注支护后，巷道第一个月顶底板有50-100mm的位移量，两帮有100-150mm的位移量，一个月后巷道变形量趋于稳定，半年内顶底板位移量在150-200mm，两帮在200-300mm。（见图3）

3.3巷道变形量分析

巷道在刚全圆架棚浇注的30天内，由于围岩处于刚被破坏，围岩应力重新分布时期，有明显的位移变化，属正常情况，后逐渐趋于稳定，说明已经起到支护作用。

4.结束语

西三采区-400轨道巷、-430回风巷巷道采用全圆架棚壁后浇注支护以后的巷道断面及造型保持完好，支护效果良好，顶底板控制有效，抑制了两帮围岩的位移，可有效地控制软岩巷道的变形，满足了生产需要，说明这种支护方法完全适用于软岩巷道。

摘 要：蒲河煤矿西三采区轨道巷巷道围岩具有显著的软岩特征，巷道压力大，普通支护不能满足巷道支护需要，巷道变形严重故采取全圆架棚壁后浇注技术对巷道进行支护。

关键词：全圆架棚；壁后水泥；沙子；碎石浇注

1.简介

1.1项目介绍

沈阳焦煤有限责任公司蒲河煤矿位于沈阳市沈北新区辉山街道望花村北，南接大桥井田，北连洋河井田，南北长5公里，东邻清水井田、西毗新城子井田、东西宽3.62公里，面积为18.1平方公里。矿井于1959年11月破土动工，1969年2月简易投产，原设计生产能力为60万吨/年，目前核定生产能力为150万吨/年。蒲河煤矿井下西三采区巷道变形严重，需经常翻修才能满足生产需求，维修费用是巷道掘进费用的2-3倍，严重阻碍了我矿的正常发展。

分析巷道破坏的原因：

（1）原始地应力大，地质条件复杂，整个西三采区断层分布较多。

（2）西三采区具有显著的软岩特征，岩性多为泥岩和凝灰岩，吸水性强，遇水极易膨胀。

（3）现有支护方式不能满足围岩特征，由于软岩巷道变形量大，变形迅速，为了确保正常生产，每年需要投入大量的人力物力进行翻修。

为了延长巷道服务年限确保服务年限内巷道的安全、正常使用，在我矿西三采区-430回风巷、-400轨道巷进行全圆架棚壁后浇注试验，为了蒲河煤矿软岩巷道支护技术奠定理论基础。

1.2全圆架棚壁后浇注技术介绍

根据国内外地下工程支护经验表明，全圆架棚壁后浇注是软岩巷道支护最有效的途径之一，且U型钢具有良好的断面形状和几何参数，全圆架棚能较好地适应大变形、大地压，防止底鼓效果显著，且该类支架安装方便，安全可靠，在巷道支护中具有一些其他支架无法比拟的优点。

浇注的目的是粘结受采动影响后的巷道表面围岩离层、裂隙，将破碎的巷道围岩进行重新组合，尽量恢复并构成连续的传力结构体，有利于锚杆锚索加固时力的传递，大幅度提高支护的强度和质量。

全圆架棚壁后浇注的作用：

（1）提高U型钢的支撑能力。

（2）浇注形成结晶体，防止水气侵入内部岩体，防止水害和风化。

2.施工方法

2.1施工地点

西三采区-400轨道巷、-430回风巷

2.2主要设备与材料

（1）采用矿用36U型钢架棚（图1）

（2）采用425水泥、沙子、碎石配制浇注液。

（3）采用 PCSI（B） 型喷浆机

2.3主要技术参数的确定

（1）架U棚安全措施

1）架钢工作由外向里进行。

2）在架钢前，将翻棚地点前后10米范围内的管线落地，用浮货或挑杆盖好，不能落地的，防止落下的煤（岩）块砸坏管线。

3）直径4.0m的36U环形钢，棚距为0.5m，每架钢子上4道铁撑子（详见断面图 图2）。

4）上底瓦时，必须有专人负责监视帮、顶的安全情况，发现隐患人员立即撤出。

5）底瓦立好后用料石垫起，高度不低于400mm上好撑子，再上两块帮瓦帮撑子卡环上齐螺丝拧紧，最后上顶瓦，注意底瓦的稳定，以防伤人。

6）上顶瓦前必须搭设牢固平台，宽度为2.5米、高度以不影响人及矿车通过为准。搭好平台后检查平台的牢固情况，在确定牢固后再架顶瓦。在上顶瓦过程中要时刻注意平台的牢固情况，发现问题及时处理。棚子架好后，找好中心、腰线、棚子要上尺、上线，合格后用标准撑子撑好，然后铺上芦草席进行砼充填。

（7）架钢滞后工作面不得大于10m。

（8）架钢时，必须5人以上，互相配合架设，由班长负责统一指挥。

（2）壁后充填安全技术措施

1）在棚后铺钢筋网及苇席时，必须要铺平、拉紧。网于网、席与席间必须用10#以上的铁线进行帮扎，铁线必须用钳子拧紧，绑扎间距0.2m。

2）钢筋网无需搭接，相邻两片钢筋网之间必须用10#以上铁线进行绑扎，绑扎间距≤200mm。

3）苇席铺在钢筋网上（铺满防止漏浆），搭接≥200mm，绑扎间距≤200mm。

4）充填前第一架钢的棚头必须用玻璃丝袋子装货自下而上分段进行封堵，封堵要严密以不跑浆为准。

5）壁后充填厚度为400mm，混凝土配合比为；水泥：砂子：石子=1：1：1（体积比），注水量适当调整，以满足混凝土湿度。

6）充填前将喷头调好位置及角度，并将喷头牢固的绑在钢棚上。

7）充填时由下向上进行，只许一人操作，一人监视，其余人员撤出到距充填位置10m以外。

8）混凝土养生时间不得少于8小时。

3.巷道变形数据监测

3.1巷道变形观测方法

在巷道施工段设置了10组巷道表面位移观测点，间隔5m，观测点布置为十字法，观测巷道顶底板及两帮的位移变化量，前两个月每5天观测一次变形量，第三个月到第6个月每隔半月测量一次，6个月后每月观测一次变形量。

3.2巷道变形量描述

通过对半年观测数据的整理发现，采用全圆架棚壁厚浇注支护后，巷道第一个月顶底板有50-100mm的位移量，两帮有100-150mm的位移量，一个月后巷道变形量趋于稳定，半年内顶底板位移量在150-200mm，两帮在200-300mm。（见图3）

3.3巷道变形量分析

巷道在刚全圆架棚浇注的30天内，由于围岩处于刚被破坏，围岩应力重新分布时期，有明显的位移变化，属正常情况，后逐渐趋于稳定，说明已经起到支护作用。

4.结束语

西三采区-400轨道巷、-430回风巷巷道采用全圆架棚壁后浇注支护以后的巷道断面及造型保持完好，支护效果良好，顶底板控制有效，抑制了两帮围岩的位移，可有效地控制软岩巷道的变形，满足了生产需要，说明这种支护方法完全适用于软岩巷道。

摘 要：蒲河煤矿西三采区轨道巷巷道围岩具有显著的软岩特征，巷道压力大，普通支护不能满足巷道支护需要，巷道变形严重故采取全圆架棚壁后浇注技术对巷道进行支护。

关键词：全圆架棚；壁后水泥；沙子；碎石浇注

1.简介

1.1项目介绍

沈阳焦煤有限责任公司蒲河煤矿位于沈阳市沈北新区辉山街道望花村北，南接大桥井田，北连洋河井田，南北长5公里，东邻清水井田、西毗新城子井田、东西宽3.62公里，面积为18.1平方公里。矿井于1959年11月破土动工，1969年2月简易投产，原设计生产能力为60万吨/年，目前核定生产能力为150万吨/年。蒲河煤矿井下西三采区巷道变形严重，需经常翻修才能满足生产需求，维修费用是巷道掘进费用的2-3倍，严重阻碍了我矿的正常发展。

分析巷道破坏的原因：

（1）原始地应力大，地质条件复杂，整个西三采区断层分布较多。

（2）西三采区具有显著的软岩特征，岩性多为泥岩和凝灰岩，吸水性强，遇水极易膨胀。

（3）现有支护方式不能满足围岩特征，由于软岩巷道变形量大，变形迅速，为了确保正常生产，每年需要投入大量的人力物力进行翻修。

为了延长巷道服务年限确保服务年限内巷道的安全、正常使用，在我矿西三采区-430回风巷、-400轨道巷进行全圆架棚壁后浇注试验，为了蒲河煤矿软岩巷道支护技术奠定理论基础。

1.2全圆架棚壁后浇注技术介绍

根据国内外地下工程支护经验表明，全圆架棚壁后浇注是软岩巷道支护最有效的途径之一，且U型钢具有良好的断面形状和几何参数，全圆架棚能较好地适应大变形、大地压，防止底鼓效果显著，且该类支架安装方便，安全可靠，在巷道支护中具有一些其他支架无法比拟的优点。

浇注的目的是粘结受采动影响后的巷道表面围岩离层、裂隙，将破碎的巷道围岩进行重新组合，尽量恢复并构成连续的传力结构体，有利于锚杆锚索加固时力的传递，大幅度提高支护的强度和质量。

全圆架棚壁后浇注的作用：

（1）提高U型钢的支撑能力。

（2）浇注形成结晶体，防止水气侵入内部岩体，防止水害和风化。

2.施工方法

2.1施工地点

西三采区-400轨道巷、-430回风巷

2.2主要设备与材料

（1）采用矿用36U型钢架棚（图1）

（2）采用425水泥、沙子、碎石配制浇注液。

（3）采用 PCSI（B） 型喷浆机

2.3主要技术参数的确定

（1）架U棚安全措施

1）架钢工作由外向里进行。

2）在架钢前，将翻棚地点前后10米范围内的管线落地，用浮货或挑杆盖好，不能落地的，防止落下的煤（岩）块砸坏管线。

3）直径4.0m的36U环形钢，棚距为0.5m，每架钢子上4道铁撑子（详见断面图 图2）。

4）上底瓦时，必须有专人负责监视帮、顶的安全情况，发现隐患人员立即撤出。

5）底瓦立好后用料石垫起，高度不低于400mm上好撑子，再上两块帮瓦帮撑子卡环上齐螺丝拧紧，最后上顶瓦，注意底瓦的稳定，以防伤人。

6）上顶瓦前必须搭设牢固平台，宽度为2.5米、高度以不影响人及矿车通过为准。搭好平台后检查平台的牢固情况，在确定牢固后再架顶瓦。在上顶瓦过程中要时刻注意平台的牢固情况，发现问题及时处理。棚子架好后，找好中心、腰线、棚子要上尺、上线，合格后用标准撑子撑好，然后铺上芦草席进行砼充填。

（7）架钢滞后工作面不得大于10m。

（8）架钢时，必须5人以上，互相配合架设，由班长负责统一指挥。

（2）壁后充填安全技术措施

1）在棚后铺钢筋网及苇席时，必须要铺平、拉紧。网于网、席与席间必须用10#以上的铁线进行帮扎，铁线必须用钳子拧紧，绑扎间距0.2m。

2）钢筋网无需搭接，相邻两片钢筋网之间必须用10#以上铁线进行绑扎，绑扎间距≤200mm。

3）苇席铺在钢筋网上（铺满防止漏浆），搭接≥200mm，绑扎间距≤200mm。

4）充填前第一架钢的棚头必须用玻璃丝袋子装货自下而上分段进行封堵，封堵要严密以不跑浆为准。

5）壁后充填厚度为400mm，混凝土配合比为；水泥：砂子：石子=1：1：1（体积比），注水量适当调整，以满足混凝土湿度。

6）充填前将喷头调好位置及角度，并将喷头牢固的绑在钢棚上。

7）充填时由下向上进行，只许一人操作，一人监视，其余人员撤出到距充填位置10m以外。

8）混凝土养生时间不得少于8小时。

3.巷道变形数据监测

3.1巷道变形观测方法

在巷道施工段设置了10组巷道表面位移观测点，间隔5m，观测点布置为十字法，观测巷道顶底板及两帮的位移变化量，前两个月每5天观测一次变形量，第三个月到第6个月每隔半月测量一次，6个月后每月观测一次变形量。

3.2巷道变形量描述

通过对半年观测数据的整理发现，采用全圆架棚壁厚浇注支护后，巷道第一个月顶底板有50-100mm的位移量，两帮有100-150mm的位移量，一个月后巷道变形量趋于稳定，半年内顶底板位移量在150-200mm，两帮在200-300mm。（见图3）

3.3巷道变形量分析

巷道在刚全圆架棚浇注的30天内，由于围岩处于刚被破坏，围岩应力重新分布时期，有明显的位移变化，属正常情况，后逐渐趋于稳定，说明已经起到支护作用。

4.结束语

西三采区-400轨道巷、-430回风巷巷道采用全圆架棚壁后浇注支护以后的巷道断面及造型保持完好，支护效果良好，顶底板控制有效，抑制了两帮围岩的位移，可有效地控制软岩巷道的变形，满足了生产需要，说明这种支护方法完全适用于软岩巷道。