三水平上仓两巷垂交处净岩柱的设计与应用

三水平上仓两巷垂交处净岩柱的设计与应用

1水平上仓制度三楼上下仓库的两个皮条巷主要用于三楼东翼的通风和运输能力。根据工程进度,上仓二部皮带巷P13点前75.1m起开始由下穿过-600东大巷,穿越距离为37m。-600东大巷巷底标高为-594.742m,三水平上仓二部皮带巷巷底标高为-600.379m,底底高差为5.637m。三水平上仓二部皮带巷穿越-600东大巷部分为半圆拱型巷道,设计断面为5.0×3.7m。-600东大巷水沟净规格0.6×0.6m,两巷交岔点净岩柱1.337m。2地质概况2.1岩浆岩岩层主要有粗砂岩、中砂岩、粉砂岩、细砂岩。2.2地质构造2.3巷道围岩涌水该区域煤12-1底板～煤14顶板砂岩裂隙含水层含水性较强,但富水性不均,在区域裂隙发育地带含水丰富,在裂隙发育或遇隐伏断层时将有可能出现涌水。巷道施工中预计可能出现一定量涌水。预计涌水量:最大0.50m3/min,正常0.35m3/min。3可能的问题3.1巷道顶顶变形三水平上仓二部皮带巷采用光面爆破,在爆破冲击波和爆轰波的影响下将对岩石产生粉碎区和裂隙区。由于净岩柱比较小,上部的-600东大巷巷底可能会产生掉底,将进一步减小净岩柱的厚度,恶化三水平上仓二部皮带巷的顶板状况,即降低巷道顶部的承载能力。在较大地压的影响下,两条交岔巷道将会产生很大变形,影响施工人员的生命安全和生产的顺利进行。由于-600东大巷为运输大巷,水沟的排水量较大,净岩柱厚度又过小,在爆破的影响下可能会产生裂隙,使水沟中的水沿着裂隙渗透到施工中的三水平上仓二部皮带巷中,产生工作面巷帮淋水、巷底积水等情况。在喷浆时,由于巷帮淋水,使混凝土的粘结力下降,产生喷不上浆和掉浆现象,危及施工人员安全和材料浪费。3.2杂散电流的导通沿规定回路以外流动的电流叫杂散电流。在规定的电路中流动的电流,其中一部分自回路流回,另一部分流入大地、水等环境中,形成了杂散电流。井巷工程巷道中杂散电流主要来源于直流电流的漏电、动力和照明交流电流的漏电、磁辐射感应电流等。在该工程中,-600东大巷运输采用直流架线式机车牵引列车的运输方式,电机车以550V直流电源为动力,以运输线路轨道作为负载回流线。电机车的轨道作为阴极导电,轨道存在杂散电流,且距离施工面较近,杂散电流如与潮湿煤、岩壁及淋水接触,可造成杂散电流导通。漏电电源之一相与另一漏电电源之一相经放炮母线或脚线与之接触,就能发生意外爆炸事故,造成人员伤亡和国家财产损失。4施工措施4.1发挥截人作用,放炮点时根据现场情况可采用分次放炮,既先响槽子眼和底眼、后响其它眼。掘进时掏槽眼、底眼及下半部的辅助眼炮眼深度控制在1.4m以内,每眼装药量不大于900g。上半部炮眼要控制在0.8m以内,每眼装药不超过600g,掘进时必须分次响炮,先响下半部,然后响上半部,当整个断面掘进够一架棚距后及时架棚支护,插严背实,然后响下一架的上半部,施工到距-600东大巷交岔段5.0m时,开始打超前探眼,用2.0m长钎子,根据现场情况可采用分次放炮,先响掏槽眼和底眼、后响其它眼。施工到交岔段20m范围,开始在响炮时必须将-600东大巷交岔点处所有通行人员及车辆截出,形成无人区域。放炮前,班队长派专人去各通路截撤人,人员截好后经班组长检查确认无误时方可给炮工“放炮牌”命令其放炮,截人地点距放炮地点直线段不少于200m,有一个直角弯不少于100m,两个及以上直角弯不少于75m,在截人地点拉上警戒线并挂上截人牌,上写“前面响炮,禁止入内”字样,截人范围之内为无人区。待响炮验炮无问题后,班组长派专人把截人人员接回,每次爆破后,派专人到-600东大巷交岔点观察情况,发现异常情况立即处理。爆破参数及炮眼布置见表1及图1。4.2kp水预处理施工中在-600东大巷交叉位置前后各20m,预埋直径为500mm的排水管道,使水沟中的水通过管道进行导通,防止裂缝流水渗入施工中的皮带巷,保证施工面不受渗水的影响。4.3卡缆临时支护上仓二部皮带巷通过-600东大巷时,采用架喷支护,棚子规格为29U-14m2,棚距500mm,搭接450mm,设6道卡缆、5道铁撑子,铁撑子布置在棚子正顶、两腮卡缆以下200mm螺母扭矩不小于150N·m,对于因炮崩造成棚子发生位移、卡缆、撑子松动、背板移动及插背不实等问题,要及时处理好后,方可向前掘进。巷道顶板岩石不完整时,临时支护采用管缝锚杆做超前支护,间距200mm,按10～15°仰角伞状布置,由卡缆位置以上打起。或采用半圆搪木进行搪梁临时支护,间距400mm,搪梁上用小板和碹体背实。施工时采取两掘一喷,喷浆厚度以将棚子护严为标准。掘进时要掘一架棚一架,采用钻车钻臂托棚梁的方式棚棚子。即迎头规格找好后,把一侧的棚腿和梁用卡缆卡好放在钻车钻臂的扶钎器的托架上,施工人员撤到钻车以后,由班组长统一指挥,司机操作,慢慢地把棚子托起,再把另一侧棚腿上好,插背板。棚子托到位后司机对钻车进行停电处理,待把棚子棚好后再把钻车撤到安全地点。架棚质量标准:①撑子齐全有效;②棚子以右帮为准,中右2400mm,允许误差+40mm;③支架迎退山,1m垂线不大于17mm;④支架平线上下,允许误差+40mm;⑤卡缆间距200mm,允许误差±30mm;⑥粱、腿搭接450mm,允许误差±30mm;⑦支架扭距≤100mm;⑧卡缆螺母扭矩≥150N.m。施工交岔段时如果出现掉底,打眼前必须把浮掉找清找细,掉底以下的巷道部分进行架喷支护,待整个掉底部分完全裸露后,距离上仓二部皮带巷巷顶500mm左右位置垂直-600东大巷加铁道作为横筋,铁道间距500mm,铁道每边担在岩石实茬至少300mm,然后由上面浇筑混凝土。设计混凝土强度为C25,水泥与红矸粉的配比为1∶3,水灰比为0.45,速凝剂掺量为水泥重量的3%～6%,料必须搅拌均匀,混凝土捣固密实。浇筑混凝土施工顺序:下口喷浆封闭达到强度后,方可由上向下打混凝土,水泥标号不低于425#。4.4避免误散电流对爆炸的影响4.4.1外流失电流的影响电机车行走钢轨同时作为牵引列车电流回流用,因此钢轨阻抗越小,从钢轨向外流失的电流越小,减少钢轨阻抗的有效办法是采用长钢轨,钢轨越长,钢轨接头就越少,钢轨的阻抗就越小。-600东大巷交岔段对接钢轨除采用鱼尾板螺栓连接外,再在两根钢轨之间用2根120mm2以上的绝缘铜电缆连接。4.4.2交叉段的钢板采用点承载，减少钢轨与地面的接触面也是减少杂散电流的方法之一,为此-600东大巷交叉段钢轨采用点支承,即用混凝土软枕作为支承。4.4.3变形橡胶道节及边缘道板钢轨与地绝缘越好,杂散电流也就越小,为此在钢轨与混凝土软枕之间、紧固用螺栓与混凝土软枕之间、扣件与混凝土软枕之间采用绝缘橡胶道节及绝缘道夹板。5-400东大巷预埋排水管道扩张型巷道对比控制炮眼的深度和装药量,减小了爆破对巷道的影响,爆破后未出现掉底和冒顶现象,最大限度地保证了施工巷道的顶板稳定。采用架喷支护,减小了在净岩柱较小时可能出现的巷道变形,提高了围岩的稳定性,增强了巷道的整体性能。在-600东大巷预埋排水管道,使施工过程中巷道顶板及两帮始终处于干燥状态,保证工作面无淋水,使喷浆工作能够及时高效的完成。由于控制杂