松软煤层和采动影响下巷道快速修复技术研究及应用

◎郭强

石壕煤矿12182 工作面上巷里段老切眼为二分层回撤工作面，工作面外围巷道受矿压影响变形量较大，运输路线战线长，同时巷道变形严重需进行局部扩修施工。由于工期紧，扩修量大，为提高施工效率，按时按量完成任务且能保证后期回撤安全，经过充分的分析和研究，提出了松软煤层和采动影响下巷道快速修复技术，充分发挥π 型梁+单体柱支护的快速、高效、施工强度小的特点，可为后期工作面回撤提供时间和空间上的有效保障，同时在工作面回撤结束后可为该段巷道支架回撤提供便利条件，π 型梁+单体柱的回撤难度远远小于其他刚性支架。

一、工程概况及施工方案设计

石壕煤矿12182 工作面上巷里段老切眼为二分层回撤工作面，工作面外围巷道受矿压影响变形量较大，运输路线战线长，同时巷道变形严重需进行局部扩修施工。由于工期紧，扩修量大，为提高施工效率，按时按量完成任务且能保证后期回撤安全，经过充分的分析和研究，提出了以下施工方案：

12182 上巷里段失修巷道长度共计60m，通过对该段巷道进行扩修施工，扩修后巷道采用π 型梁+单体柱腿+双排“一梁三柱”抬棚支护，S 净=6.16㎡，S 毛=7㎡，扩修后全断面铺设塑料网，然后架设π型梁+ 单体柱腿，梁长2800mm，腿长2500mm，，巷道净高2200mm，下底宽2800mm，棚距550mm，背木间距500mm，最后打设双排“一梁三柱”抬棚支护。巷道扩修后对局部巷道底板进行剁底施工，并对巷道内溜子、管线、风筒进行整修，确保巷道平整规范，满足回撤要求。

附图：巷道支护断面示意图

二、施工主要内容、对比分析及创新点

（一）主要内容

12182 上巷里段失修巷道扩修以挑顶刷帮为主，采用手镐配合风镐方式落渣，每次破岩进度不得超过0.6m，局部采用放小炮处理，炮眼深度不低于0.6m，炮眼间距0.4 m，每眼装药量不得超过1.5 节，剩余部分用专用水炮泥配合黄土封口，封孔长度不小于500mm，采用溜子出渣。施工采用两道茬同时施工，每班进度4-6 棚，日循环进尺平均8.5m，施工工期7 天完成。

（二）方案对比分析

方案一：采用U 型棚+钢筋网+双抗网+背木进行支护，扩修前原巷道净断面积约为6㎡，扩修后巷道净断面积为14.3㎡，采用U 型棚支护，其中弧形顶梁长度为 4648mm， 腿 长 3347mm， 底 宽5900mm，净高3150mm，扎角75°，棚距630mm。两棚之间使用U 型卡缆7 个，3 块连板连接。采用U 型棚，支护成本3000 元/m，循环进尺2m/天，人工费1.2 万元/天，失修巷道长度共计60m，施工完成后总支护费用约18 万元，施工工期约30 天，人工费36 万元，综合费用共计54 万元。

优点：加固牢靠，支护效果好，后期便于工作面回撤施工。

缺点：支护成本高，施工工期长，需投入90 架U 型棚，后期来压后难以回收，投入较多人力物力。

方案二：采用工字钢棚+背木+塑料网+ 单体柱支护，工字钢支架梁长3500mm，净口3300mm，腿长2600mm，棚距为550mm，扎脚72°，净高2200mm；工字钢棚使用4 根连板（顶2 帮2），￠20㎜螺丝进行连接；顶帮背木背设，每棚13 根背木（顶7 帮6），背木间距500mm，要求棚梁顶帮用双层塑料网护好，顶梁水平，支架要迎山有力，严禁柱腿前倾后仰。采用工字钢棚，支护成本2200 元/m，循环进尺3.3m/天，人工费1.2 万元/天，失修巷道长度共计60m，施工完成后总支护费用约13.2 万元，施工工期约18 天，人工费21.6万元，综合费用共计34.8 万元。

优点：施工简单，支护成本较U 型棚支护低，不需要投入大量人力物力，后期可以进行回收。

缺点：支护效果相对架设工字钢棚较差，施工工期长。

方案三：采用π 型梁+单体柱腿+双排“一梁三柱”抬棚支护，S 净=6.16㎡，S 毛=7㎡，扩修后全断面铺设塑料网，然后架设π 型梁+单体柱腿，梁长2800mm，腿长2500mm，，巷道净高2200mm，下底宽2800mm，棚距550mm，背木间距500mm，最后打设双排“一梁三柱”抬棚支护。采用π 型梁+单体柱腿支护，支护成本1200元/m，循环进尺9m/天，人工费1.2 万元/天，失修巷道长度共计60m，施工完成后总支护费用约7.2 万元，施工工期约7 天，人工费7.2 万元，综合费用共计14.4 万元。

优点：施工简单，支护成本低，施工工期短，人力物力投入少，后期便于回收。

缺点：支护强度低。

经对比，该段工程在支护方案满足工程需要的前提下，方案三为优选方案。

（三）创新点

松软煤层和采动影响下巷道快速修复技术的研究，充分发挥π 型梁+单体柱支护的快速、高效、施工强度小的特点，可为后期工作面回撤提供时间和空间上的有效保障，相比U 型棚和工字钢支护，可大大减少支护材料的投入，降低综合支护成本，改善松动破碎围岩巷道难支护、浪费大量人力物力的现状。同时，为后期该段巷道支架回撤提供便利条件，π 型梁+单体柱的回撤难度远远小于其他刚性支架。

三、施工效果、效益分析

（一）施工位移观测

该段巷道施工完成后每20m 顶帮设置一组巷道位移观测点，采用十字布点观测巷道围岩变形。1 个月内巷道顶帮最大变形量80mm，最小变形量30mm，平均变形量55mm，巷道变形量在合理控制范围之内。支护效果良好，为后期工作面回撤提供便利条件。

（二）经济效益及效果分析

该项目在石壕煤矿12182 上巷里段共计施工60m，每米与工字钢支架支护相比可节约支护成本1000 余元，共计节约6 万余元，同时施工工期7 天，较U 型棚支护可节约工期23 天，较工字钢支护可节约工期11 天，人工费较U 型棚支护可节约28.8 万元，较工字钢棚支护可节约14.4 万元，该段工程施工完成后综合费用较U 型棚支护可节约39.6 万元，较工字钢棚支护可节约20.4 万元。经济效益明显。