下峪口煤矿21210工作面柔模泵注混凝土沿空留巷技术应用研究

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【摘 要】柔模泵注混凝土沿空留巷技术在煤矿的试验应用，详述施工设计、实施方案、工艺流程等重要内容，推广应用前景较好，经济效益显著。

【关键词】沿空留巷；柔模泵注混凝土；施工工艺；经济效益

1 概述

21210进风联巷及进风顺槽位于二水平一采区上山北翼中部，地面位置位于泗洲庙村西北，地表高程760～940m。工作面2#煤底板高程352～393m，盖山厚度560～370m，地表无村庄及建筑物。该工作面煤层厚度0.2～1.5m，一般厚度在0.7m左右，属不稳定的薄煤层。地层产状：倾295°，倾角2～7°，平均4°。 受沉积构造影响在施工中会有较大范围的薄煤区。工作面发现的断裂构造以小型正断层为主，落差一般为1.0～3.0m，浅部煤层顶板层滑构造发育，岩体破碎。

柔模泵注是将当上区段工作面采过后，将上工作面的运输机巷或回风巷用专门的支护材料进行维护，使此保留下来的巷道做为下区段工作面的运输机巷或回风巷，这样一条巷道可以得到两次利用。推行沿空留巷，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈减亏的主要途径之一。

2 研究内容及实施方案

2.1 柔模泵注混凝土沿空留巷技术

柔模泵注混凝土支护技术包括柔模泵注混凝土沿空留巷技术与巷道支护技术。采用柔模混凝土后期刚性巷旁支护，实现了切顶卸载，使巷道变形量小，巷道支架受力小，在服务期内巷道断面满足生产需要，维修费用较低。支护结构及工艺采用混凝土输送泵注入预先固定在巷道帮部的一次性柔性模板中，挂设时，将柔模两侧的翼缘套入钢筋，靠采空区侧钢筋与工字钢上的螺母连接，靠巷道内侧的钢筋用单体顶上顶板，模板上设有锚栓孔，柔模挂设起来后，锚栓穿入锚栓孔，锚栓两端用托板螺母连接。

2.2 留巷滞后支护

在沿空留巷过程中，受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段，随着工作面采过一定距离，采动影响也逐渐减弱，所以没有必要对整条巷道都按剧烈采动影响的要求进行支护，这就只需要进行临时超前、滞后支护。

据下峪口煤矿实际情况及其他矿的工程经验，21210回顺滞后支护选用单体配π型梁支护，一梁三柱，排距0.8m ，长度3.5m，滞后工作面支护距离40-60m；以防止回采过程中矿压显现对预留巷道的破坏。

2.3 施工设计

2.3.1 施工工艺及流程

柔模泵注混凝土沿空留巷施工工艺流程如图1所示。

图1 柔模泵注混凝土施工工艺流程图

2.3.2 施工要点

柔模泵注混凝土沿空留巷设计中的施工要点包括浇筑空间支护、柔性模板的施工和泵注混凝土的施工三个部分：①浇筑空间支护：生产班端头支护工在每次移架后用单体支柱配合π型钢梁对柔模预浇筑空间及时进行支护，架尾打三排单体柱，单体柱间距500mm，排距500mm；将π型钢梁一端嵌入端头支架顶梁，π型钢梁悬挑部位用单体支柱进行支护，π型钢梁长度2000mm。②挂模处靠采空区侧一排单体用木点柱替换，替换时严格遵循先支后回作业程序。木柱上挂挡矸网，木点柱直径200 mm，中对中间距500mm，排距500mm。打设木柱时直接把金属网挤压到顶板上，金属网要从顶至底全断面铺设；网搭接不得小于0.2m，以保证搭接牢靠。

（1）柔性模板施工

①柔性模板制作：按照巷道断面制作满足施工需要的柔性模板，规格为2m×1m×1.80 m，两层距离为1000mm；在模板立面与侧翼持平位置缝制混凝土泵注口，泵注口直径为250mm，即泵注口上边缘距柔性模板顶部350mm，泵注口内外层长度不小于300mm。②柔性模板挂设：挂设柔性模板时，先要将柔模挂设位置处散落矸石等杂物清理干净，柔模混凝土要落在实底上；对于虚底要进行加固处理。柔性模板挂设以后，将控制厚度的锚栓穿过模板，并在锚栓两端上小托板及螺母，以防泵注过程中柔性模板胀破。

（2）混凝土的泵注施工

①混凝土泵送施工时，应规定联络信号和配备通讯设备，可采用有线或无线通讯设备等进行混凝土泵、搅拌运输车和搅拌站与浇筑地点之间的通讯联络。②混凝土泵的操作人员必须经过专门培训合格后方可上岗独立操作。③当输送管被堵塞时应采取下列方法排除：重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后泵送；用木槌敲击等方法查明堵塞部位，将混凝土击松后重复进行反泵和正泵，排除堵塞；当上述两种方法无效时，应在混凝土卸压后拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土堵塞物后方可接管，重新泵送前应先排除管内空气后方可拧紧接头。④泵注混凝土前，混凝土输送管与灌注口外层绑扎，内层至于柔模内，起到自封闭的作用。灌注完毕后处理好封口，尽量避免混凝土的流出。

3 经济效益分析

下峪口煤矿21210工作面沿空留巷使工作面少掘一条巷道，回收20m宽煤柱。煤密度1400kg/m3，采高0.8m，留巷长度467m，煤柱回收总量：1.4×0.8×20×467=1万吨，按吨煤效益300元计算，回收煤柱增收300万元。有关留巷工程材料人工费3031元/m（含单体π型梁）、留巷467m；与掘一条巷道534m（4500元/m）相比，节省41万元，为企业经济效益增涨明显。

4 结语

下峪口煤矿21210工作面回风顺槽进行柔模泵注混凝土沿空留巷长度467米，根据施工中出现的问题以及对位移和应力的测量，对支护设计和施工方案进行修正，使施工人员对柔模泵注混凝土沿空留巷支护的施工工艺有一定的认识，施工人员能够熟练操作。21210工作面回风顺槽沿空留巷试验成功以后，在下峪口煤矿后续工作面及其他煤矿将继续推广使用，扩大该技术的使用范围，完善柔模泵注混凝土沿空留巷技术设计及实施方案。

参考文献：

[1]陈旭.柔模泵注混凝土支护技术在松软地层斜井施工中的应用[J].建井技术，2012（05）.

[2]崔义，陶树.刘园子煤矿立井凿井工作面预注浆技术的应用[J].中国煤炭，2012（02）.

作者简介：

吕玉柱（1975-），男，河北承德人，1997年毕业于西安矿业学院采矿工程专业，现下峪口煤矿副总工程师。