垂直重叠巷道上下穿层施工工艺研究及应用

周猛猛 姜 波 玄长远

（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东 菏泽 274705）

1 概述

赵楼煤矿七采区为现阶段矿井重点接续采区，采区存在埋深大、地应力集中等特点。七采区胶带巷上段作为七采区的主运胶带巷，担负着掘进开拓及回采时煤流运输任务，因此七采区胶带巷的掘进开拓直接关系着七采区能否如期投入生产。七采区胶带巷上段更改后的设计为全岩巷掘进，巷道中间部分与原施工二集胶带巷一阶下山（废弃）在垂直方位上存在两处重叠施工区域。经过多方交流和论证，并结合现场实际，本着安全、高效的原则，提出了垂直重叠巷道上下穿层施工的工艺。

2 技术创新的内容及实施过程

七采区胶带巷上段与原二集胶带巷贯通施工平剖面图如图1所示。首先由地测科在原二集胶带巷测量放线，确定各立交岩柱（0m，1.5m，3m，6m等）位置，顶、底板透点位置及相关中腰线，并在现场画线标识。

贯通前需对原二集胶带巷进行加固处理。首先施工锚索工字钢接顶木垛造假顶，并在底部工字钢上铺设双层塑料网及密排木板起到封闭防漏作用，然后在施工密闭墙后充填粉煤灰充实巷道。具体实施方案如下。

图1 七采区胶带巷上段（北）穿层贯通施工平、剖面图

（1）A-B区域（立交岩柱小于1.5m区域）

A-B区域七采区胶带巷上段架设工字钢棚，钢棚顶部用木垛与原二集胶带巷顶板接顶，有效保证超高段顶板的稳定性，保障了下部施工人员的安全，如图2所示。

图2 巷道断面图

（2）B-C区域（立交岩柱1.5～3.0m区域）

原二集胶带巷打锚索工字钢梁接顶木垛并填充粉煤灰，岩柱0～3m范围内锚索工字钢梁下沿距底板要求距离500mm。新掘进七采区胶带巷上段采用锚网及架棚联合支护。锚杆选用Ф22×2400mm高强度螺纹锚杆，间排距800×800mm；架棚支护采用双排12#矿用工字钢梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（净宽）×3800(净高)mm，严格按照设计坡度架棚施工，如图3所示。

图3 巷道断面图

（3）C-D区域（立交岩柱3.0～6.0m区域）

原二集胶带巷施工接顶木垛并填充粉煤灰。新掘进七采区胶带巷上段采用锚网及架棚联合支护。锚杆选用Ф22×2400mm高强度螺纹锚杆，间排距800×800mm；架棚支护采用双排12#矿用工字钢梯形棚，梯形棚上尺寸：4400（净宽）×3800(净高)mm，严格按照设计坡度架棚施工，如图4所示。

图4 巷道断面图

（4）D区域以外（立交岩柱大于6.0m区域）

原二集胶带巷仅用粉煤灰填充，不再施工接顶木垛。新掘进七采区胶带巷上段采用直墙半圆拱断面，巷道断面：4400(净宽)×4000(净高)mm；采用锚网喷支护，锚杆选用Ф22×2400mm高强度螺纹锚杆，间排距800×800mm；锚索规格Ф22×6200mm，沿巷道中间向两帮间距1600mm均匀布置5根，排距1600mm。

3 技术创新点

（1）提前通过测量仪器定位及校对施工关键数据点并在现场画线标识，做到了施工的直观性，保障了贯通的准确性。

（2）施工锚索工字钢梁接顶木垛造假顶，在吊挂锚索梁上平铺金属网并与原巷道帮部锚网连接，降低了掘进时上部巷道顶板管理难度。

（3）通过采取钢丝绳与锚索配合吊挂方式，成功解决了接顶木垛无法与巷道顶板接实的难题。

（4）采用提前将0～1.5m层间距区域的上部巷道底板提前挖除，并在1.5m高层间距区域施工加固锚杆，成功解决了巷道掘进中极近距离层间距岩柱难以控制的难题。

（5）通过采用吊梁木垛间增加施工横向工字钢梁的方法，解决了下部巷道架棚棚梁与吊梁木垛之间顶板无法接实的难题。

（6）本施工工艺的成功应用，既解决了垂直重叠巷道上下穿层的施工难题，同时也探索出了“由上向下”施工和“由下向上”两套施工方案，在此基础上对充填与不充填也进行了施工对比，为本矿及其他矿井类似巷道的施工提供了成功的施工案例经验。

4 实施应用情况

（1）北段施工方案在七采区胶带巷上段（北）实施。首先根据设计在原二集胶带巷标定施工点（线），然后逐段架棚接顶木垛并施工密闭墙，最后通过预埋的注浆管路填充粉煤灰。待上述工作结束后，由密闭墙外15m位置开始，安装设计坡度架设12#矿用工字钢棚（炮掘施工）。根据不同区段按照设计选择相应支护工艺，至七采区胶带巷两端巷道顺利贯通，共计30d。

（2）南段施工方案在七采区胶带巷上段（南）实施。首先原二集胶带巷标定施工点（线），随后在原二集胶带巷施工接顶木垛，最后根据标定施工点（线）推算出七采胶带巷上段的顶板施工标高，根据推算出的标高依次架棚掘进，至七采区胶带巷顺利贯通，共计20d。南段因采用岩石掘进机施工比北段（炮掘）缩短施工工期10d。

两穿层段巷道使用至今未出现变形破坏。

5 效益分析

5.1 经济效益

（1）保障了掘进接续，为七采区开拓接续赢得了时间。

（2）避免了重新开掘岩石巷道约400m，节约巷道掘进费用约400m×10000元/m=400万元。

5.2 社会效益

（1）保证了施工安全。上部巷道施工接顶木垛后，下方施工队伍严格按照设计中腰线作业施工，极大地减轻了空顶顶板管理的难度，充分保证了施工的安全。

（2）提高了施工效率。巷道穿层施工时，因上部巷道提前造好假顶，作业区队可按照正常架棚作业组织施工，相较于传统施工工艺，工期缩短15d，效率提高约33%。

本施工工艺的成功应用，为煤矿垂直重叠巷道上下穿层施工探索出了一条安全、高效的施工思路。该研究成果可向其他煤矿同类型巷道施工进行推广应用，具有良好的应用前景。