新集二矿1#暗斜井上部车场交叉点设计与施工

新集二矿1#暗斜井上部车场交叉点设计与施工

0暗斜井的建设条件新吉二矿的初步设计尺寸为150万吨，经过修改后为300万吨。它于1993年开始施工，并于1996年10月正式交付。2000年底，新增采矿业产值1200万吨。由于现生产水平内可采煤量及开拓煤量出现不足,水平及采区均处于接替紧张状态,为保证矿井生产的顺利接替,必须加速-650m水平的开拓延伸。1#暗斜井是该水平延伸的咽喉工程,担负着矿井中段材料、设备及矸石提升任务,巷道服务年限长,用途大。由于受开采位置所限,该暗斜井上部车场2#交叉点设计穿过4-2煤且距上履5-1煤法距只有6.5m,地质条件复杂,岩石强度低,加之设计断面大,给施工安全带来一定的困难。为此,采取正确的施工方法、合理的支护形式,防止施工中出现冒顶、片帮事故,是快速、安全施工2#交叉点的关键。1厚岩地层格架该交叉点穿过的主要岩层为砂质泥岩及细砂岩互层,平均厚度分别为3.6m及3.7m,扩大断面主要岩性为:2.2m厚泥岩,2.4m厚4-2煤,1.6m厚炭质泥岩,4.0m细砂岩。岩层局部裂隙发育,完整性差,抗压强度低(其单轴抗强度为20MPa),具有挤压碎胀性。该交叉点埋深550m,受上履采区跨采动压的影响及构造应力作用,围岩应力高。4-2煤节理异常发育,灰分高,煤质软,强度低,极易风化,吸湿变软,易产生冒顶抽帮,见图1。2锚网喷单层钢筋砼联合支护方案该交叉点位于-550m水平轨道石门东侧35m,东大巷以南246.048m位置,设计长度14.394m,两岔巷各2m,扩大碹起点断面规格为4500mm×3750mm,掘进断面积18.98m2,最大断面积规格为8010mm×5205mm,净断面35.28m2,支护形式原设计为锚网喷单层钢筋砼碹联合支护。锚杆为ϕ16mm×2000mm,@800mm,压条为ϕ12mm×90mm×1900mm锚网为ϕ6mm×1000mm×2000mm,@150mm,喷射砼标号C18,喷厚δ100mm,砼碹厚300mm,砼标号C28。横筋为ϕ16,@300mm,竖筋为ϕ16,@300mm。后来支护设计改为锚(索)网(带)喷架棚架石碹支护。锚杆、钢带、锚网、喷厚规格尺寸不变,另加打锚索,每组3根,排距3m,规格为ϕ15.24mm,L6m,锚固长度2m,2350型树脂药卷,25U型棚支护,砌双层料石碹支护,料石厚度600mm,规格为350mm×300mm×150mm,见图2。3施工方法3.1棚导识施工到2#交岔点扩大位置先将净断面为4500mm×3750mm的主岔巷掘出并成巷,然后沿扩大部以主岔巷断面4500mm×3750mm架25U型钢棚导硐施工到2#交岔点扩大位置前2m停止掘进。临时支护采用架25U型钢棚,棚距800mm,采用板皮或半圆木、金属网腰帮背顶,接着自2#交岔点扩大点开始,以2#交岔点断面挑顶锚网(索)喷浆架25U型棚支护,最后自2#交岔点扩大点位置开始,砌双层料石墙支护。3.2索梁、钢网、梁、板、墙后的地面支护施工时,先掘拱部形成正台阶。上台阶超前墙下台阶5m,拱部先锚网喷及锚索支护施工后,再架25U型钢棚梁,然后刷帮卧底,锚网喷支护,架设25U棚棚腿,完成导向棚临时支护,采用水泥背板锚网腰帮背顶。施工时下台阶与上台阶刷成一斜坡,便于耙斗上下。采用30型耙矸机扒矸,1t矿车出矸。4延长施工4.1号风锤抗爆法打眼→装药→放震动炮→风镐找顶→初喷→喷网喷→锚索→架棚→复喷。施工时用28型风锤,ϕ32mm,ϕ42mm“一”字型合金钢钻头,ϕ22mm六角钢中空钻杆钻眼,小直径水胶炸药,毫秒延期电雷管,电容式起爆器引爆。周边眼用ϕ42mm钻头钻眼,L=400mm聚能管实现光爆。4.2锚索网架棚支护每刷足1个棚距0.8m,先初喷δ50mm水泥净浆,然后锚(索)网棚架棚支护,每架棚施打8组固棚锚杆,最后将棚子喷平,完成一次支护。5支护主要参数(1)放小炮或震动炮,风镐找顶刷帮,能减少炮震对围岩的破坏作用,保持围岩自身稳定性。特别是过4-2煤时,采用风镐掘进,更能防止煤体炸裂、冒顶、抽帮。(2)刷扩交叉点时,在迎头以15～20°仰角,间距300mm,向正顶前方打5根ϕ16mm×2000mm超前锚杆护顶,加25U棚使用规格为22kg/m,4m长轨道,作超前探梁,锚链固定,固定点不少于3个,前探梁长度不大于1m。(3)及时初喷一层δ50mm厚水泥净浆,充塞岩石裂隙,封闭围岩,防止围岩风化脱落。(4)上台阶施工时,预计见4-2底板法距5.0m时,用L3000mm钎子正顶打探眼,坚持“有疑必探,先探后掘”的原则,及时改变锚(索)杆支护参数。(5)采用卸压控制法,料石碹二次支护。刷扩施工时,放大设计荒尺寸150mm,一次支护后,巷道在围岩应力作用下,虽产生一定变形,但不超过设计范围。二次支护滞后15d,为减少底膨量,防止墙基下沉,两帮内敛,巷顶挤压破坏,在底膨剧裂期1个月后,拆除临时轨道,卧底拉底,铺设永久轨道成巷。(6)拱部采用石碴子填碹,墙部用砂浆充填,改变碹体结构,增强支护效果。将ϕ20mm～40mm的碎石子用水洗净,装入编织袋,通常用水泥袋代替,充填碹体壁后,巷道胆尖及喷层突出集中载荷或围岩应力,通过石子棱角均匀传递给碹体,碹体受到均匀荷载作用,免受集中应力的破坏。6锚索支护的基础(1)利用正台阶导硐二次支护滞后全断面卸压控制法施工,把围岩剧烈其控制在导硐支护阶段,达到全断面自动卸压的目的,减少围岩应力对二次支护的挤压破坏作用。(2)锚索支护弥补了围岩松动以外普通锚杆支护的不足,把顶板不稳定岩层悬吊在稳定岩层中,增强了复合顶板的稳定性。(3)采用石碴子填碹