雷忠青

同煤集團設(shè)計研究有限責任公司,山西 大同 037003

1 工程概況

四臺礦隸屬于大同煤礦集團有限責任公司，由于侏羅系資源即將枯竭，礦井正在進行石炭系延深，新掘回風立井井筒凈直徑7m，井深419m，其中鎖口段12m，為雙層鋼筋混凝土井壁，壁厚800mm，砼標號C30。基巖段407m，單層素砼井壁，壁厚450mm，砼標號C40。井筒周圍采空嚴重，2012年9月11日，井筒施工過程中與12-1號層采空區(qū)貫通，井筒西南部方位角200°和北部11°區(qū)域有采巷道，據(jù)調(diào)查了解，為小窯采空區(qū)。由于采空巷道年久失修，且沒有支護，巷道片幫后凈寬達9m，最寬地區(qū)達到9.75m，凈高達3.3m。為了保證井筒及礦井的安全，必須對對采空區(qū)進行合理的處理。

2 采空區(qū)處理方案

目前井筒穿采空區(qū)治理方法主要為注漿充填法，注漿方法大致分兩種：地面預注漿法和工作面注漿。地面注漿法主要特點為：工藝簡單，適用范圍廣，投資大，不確定因素多，效果難以保證；工作面注漿法，施工難度大，施工風險大，投資相對較小，工程效果較好。

本次設(shè)計由于井筒已與采空區(qū)貫通，且采空區(qū)基本情況已排查清楚，所以適合在工作面直接對采空區(qū)處理處理。

分析決定對12-1#煤層采空區(qū)進行密閉封堵加注漿封堵，密閉處理范圍為井壁后30m范圍，注漿封堵范圍為井壁后20m范圍，依據(jù)現(xiàn)場情況，分三個階段進行采空處理，首相進行施工準備，其次進行采空區(qū)注漿封堵，最后進行井壁加強支護。

圖1 采空區(qū)處理方案布置圖

3 采空區(qū)處理具體方法

3.1 施工準備階段

首先對采空區(qū)進行通風，檢測無有害氣體后，在采空巷道離井壁30m處的6個地點制作6道簡易臨時密閉墻，防止新鮮空氣進入采空區(qū)，造成采空區(qū)煤層自燃，引發(fā)火災，形成相對安全的工作空間。之后對采空區(qū)30m范圍由外向里進行支護，支護方式為錨網(wǎng)噴與錨索聯(lián)合支護，打錨桿前應先敲掉危巖，再用4根單體液壓支柱超前3m支護頂部，4根點柱隨打隨向前移動，支撐力一定要達到最大，必須要整平支柱底部，確保后路暢通，安排專人觀察支柱變化情況，防止支護意外倒落傷人情況出現(xiàn)。

對采空區(qū)施工過程中同時對井壁東部扇形采空不明區(qū)域進行鉆探，探眼深度為30m。井筒東部扇形區(qū)域內(nèi)弧長為9m，因而眼底距弧長為69m，為滿足鉆探精度，眼底距要小于3m，因而布置23個探孔，由于探孔過多，井筒內(nèi)部采用3層布眼，每層眼相距400mm。

3.2 采空區(qū)注漿封堵

當巷道支護完成后，開始制作密閉墻，密閉墻位置為井壁后20m處，密閉墻先采用1000mm磚墻砌筑，再在中間放入11#礦用工字鋼。磚墻中間的礦用工字鋼按600mm一道間距排列，并澆注混凝土，密閉墻總厚度為2500mm，兩邊1000mm磚墻，中間500mm混凝土。砌筑密閉墻時，應在巷道四周密閉墻位置開挖基礎(chǔ)槽（幫0.5m，頂0.3m，底0.2m）。

當密閉墻施工完成后，要對密閉至井壁20m采空區(qū)段進行噴漿封堵。根據(jù)以往經(jīng)驗，注漿封堵時，巷道頂部往往會留有空隙，形成井壁與采空區(qū)的聯(lián)通通道，在回風立井高負壓通風時形成采空區(qū)漏風，發(fā)生采空區(qū)自燃著火，威脅礦井安全。所以本次設(shè)計封堵采空區(qū)完全采用噴漿方式，由密閉位置層層噴漿，直至井壁位置。噴漿封堵時，應先清理干凈巷道內(nèi)的浮矸，噴漿前要用高壓風水沖洗受噴面，保證噴體與受噴面結(jié)合嚴密。噴射手控制好水灰比，以噴出料不發(fā)白、不流淌、表面有光澤為宜。噴射砼操作由2人進行，噴射手要掌握好噴射角度和噴射距離，保證噴槍口距受噴面為0.8m～1.0m，噴嘴力求垂直巖面，當復噴間隔大于2h時，應采用高壓風水沖洗受噴面，保證噴體與受噴面結(jié)合嚴密。

3.3 井壁加強支護

當井壁至20m段采空區(qū)封堵完成后，從采空區(qū)底板往下5m頂板往上4.4m段井壁進行雙層鋼筋混凝土支護，支護高度為12.7m，鋼筋采用Φ22鋼筋，間排距均為300×300mm，鋼筋搭接采用22mm直螺紋套筒連接，環(huán)筋搭接長度為35D；砼厚1000mm，標號C40。

由于掘進到采空區(qū)底板下5m高造成井筒整體高度過高，應對井壁進行錨網(wǎng)噴支護，錨桿采用Φ22mm×L2200mm樹脂錨桿，錨桿間排距800×800mm；托盤為150×150×10mm；掛網(wǎng)采用Φ6.0mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100×100mm，規(guī)格1000×2000mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接長度為100mm，搭接間用12″鐵絲綁扎；噴漿厚度為150mm。

4 工程效果

本次工程歷時15天，工程完成質(zhì)量較好，目前井筒整體工程已完工，通過觀察，井筒井壁結(jié)構(gòu)完整，過采空區(qū)段未出現(xiàn)漏風漏水情況，井筒未發(fā)現(xiàn)變形等異?，F(xiàn)象，實踐證明本次設(shè)計的過采空區(qū)方案合理，可靠，完全滿足礦井安全建設(shè)要求。