撞楔法在井巷工程中的特殊应用

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摘要：本文对处于表土层的井巷工程局部变形段，采用撞楔法进行维护，取得了很好的效果。

关键词：表土层；撞楔法；安全技术

中图分类号：TU394

引言

撞楔法是井巷掘进时穿过松软岩体的一种方法。兰花永胜矿在副斜井下沉变形段落底过程中，采用撞楔法加固顶帮，落底后铺设金属网、支设金属拱支架，降低了施工成本，加快了工程进度，运输，通风能力得到了较大的提高。

1 概况

兰花永胜煤矿是一个整合矿井，由原永胜煤矿、万鑫煤矿和满贞煤矿整合而成，除原永胜煤矿保留外，其它两矿均按政策要求及时进行了关闭。原永胜煤矿是一个设计21万吨/年的矿井，建井时间较长，井型较小。矿井采用斜井开拓方式，布置斜井二条，其中主斜井担负全矿井的进风和煤炭提升任务，主井斜长342米，倾角18°，断面为半圆拱，净宽3.2米，净断面积7.22m2，采用片石砌碹支护，装备有宽为800mm的皮带，安装有压风，防尘等管路；副斜井为全矿井回风井，担负运输材料及行人任务，砌有行人台阶，安装有防尘和排水管路，斜长242米，倾角25°，断面为半圆拱，净宽2.8米， 净断面积7.28m2，砌碹支护，局部下沉较重，断面变形较大，给运输、通风都带来很大的困难，另外按照省市的产业政策，采煤方法改革，目前的现状，采掘设备将无法入井。

针对上述副斜井状况，我们组织技术人员进行了研讨，详细查看了地质资料，查阅了相关的专业书籍，该下沉变形段距井口只有七十米，处于表土层，坡度不及25°，顶地板均为黄土层，厚度较大，若采用落底、偷修直墙的办法，很容量发生冒顶事故，施工工期也较长；相比较采用撞楔法先加固顶帮，主动支护，落底后铺设金属网、支设金属拱支架，能在较短的时间内刷大巷道断面，施工过程中安全性较高，使运输，通风能力得到较大的提高。

2 施工方案

2.1撞楔法特点

撞楔法是井巷掘进中为穿过松软岩体而采取的一种掘进支护方法。其优点是对松软破碎岩层能够很好地通过，也可用来处理严重塌落或被破碎岩石所充满的巷道等。它是一种超前支护法，在超前支架的掩护下，可以使巷道顶板完全不暴露，很好地控制冒顶和脱帮现象。其缺点是施工速度慢，耗费人力物力较多。撞楔法是通过断层破碎带、含水流砂层、软泥层等比较有效的方法，施工时也比较安全。

撞楔法也叫插板法，俗称“穿墟”，也可用来处理严重塌冒或被破碎岩石所充满的巷道，其工艺过程是：在即将接触松软破碎岩层时，首先紧贴工作面架设支架，然后从后一架支架顶梁下方向前一架支架顶梁上方由顶板一角开始打入撞楔。撞楔应以硬质木材制成，宽度不小于l00mm，厚度为40～50mm，前端要削成扁平尖头，以减少打入的阻力。撞楔的长度一般为2.0～2.5m。撞楔要成排打入，不得露顶。打入撞楔要用木锤，以免把撞楔尾部打劈。打入撞楔时，每次将各撞楔依次打入100～200mm，直至最终的预定深度。在撞楔超前文护下，可以开始出渣。当清到撞楔打入岩石深度的2/3时，便应停止清渣，架设支架开始打第二排撞楔，进行第二次循环，直至通过断层冒落破碎带为止。

撞楔法施工示意图

1-横梁；2-撞楔；3-支架

如果巷道的顶底板、两帮都不允许暴露时，在巷道的四周都必须打入撞楔；施工时，打入工作面两帮和底板的撞楔可以短些。

2.2副斜井撞楔布置

撞楔一般以硬质木材制成，根据实际情况，经过充分论证，由于副斜井支护采用粗料石砌碹支护，硬质木材制成的楔子不易打入，撞楔采用?30mm，长2m的圆钢，一端制成锥形（顶帮规格均相同）。首先距下沉段上方2m处采用撞楔法沿巷道轮廓线由帮至顶均匀支设?30mm，长2m的圆钢进行超前支护，间距0.3m，圆钢与拱顶（拱形内）的夹角为15?～25?，与巷帮向外偏水平角15?～25?、垂直角与底板平行。将顶帮砌碹支护与顶帮的黄土层固结在一起，形成完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同阻抗其外部围岩的位移和变形。

2.3铺设金属网，支设金属拱支架

采用风镐将巷道刷大至设计断面，铺设金属网后支设金属拱支架，间距0.6m，依此类推将变形段进行加固。金属拱支架要预留拉杆眼，支架材料采用14#B型槽钢制作。

3 施工安全技术措施

3.1因下沉段形成时间较长，且又处在井筒中，地点狭窄、变形较大，施工条件复杂，故施工时必须由上而下逐段处理，段距为0.6m。

3.2支设圆钢时，可采用风钻或煤电钻钻眼，随后采用大锤将圆钢打至顶和帮内。

3.3金属网的搭接长度为100mm，网与网间采用14#镀锌铁丝进行连接，间距不得大于200mm，一扣三扭。

3.4金属支架应紧贴巷道顶与帮，必须采用木楔子将顶与帮背紧，架间采用五根拉杆进行连接，拱部三根拉杆要均匀布置，两帮各一根，防止将碹顶拖裂。

3.5钻眼或刷顶和帮时必须设专人对顶、帮进行监护，随时注意顶、帮变化情况，发现有异常现象时，必须立即停钻撤人再处理。一定要做到先安全后作业，不安全不作业。

3.6施工时要严格按照测绘人员所标定的中腰线施工，中腰线误差不能超过±10cm。

3.7现场施工时，要在井口设好警戒，打好阻车器，严禁开绞车下放物料。

3.8运送物料时，所有工作人员必须撤至井口，料车到位停稳后，再下人员卸物料，卸完料后，人员再撤至井口，方可提空车。

3.9所有材料、工具要码放整齐，防止滚入井底。

4 结语

副斜井采用撞楔法落底后，效果较好，但距下沉段往上二米的距离引起了碹拱的开裂，及时对下沉段支架进行了加固，至今已二年多了，裂缝没有大的变化，因此起始点位置值得探讨，起始点位置可适当加大距下沉变形段距离，与上面的碹拱成一体后再进行落底施工，可防止上面碹拱开裂。

在砌碹巷道中落底，如采用无腿U型拱或点柱支护，重新对直墙进行砌筑，与撞楔法相比较而言，施工进度慢，安全性较低，成本较高。撞楔法在顶地均为软岩的砌碹巷道内，顶板支护不改变的情况下成功应用，落底施工，安全、快速刷大了巷道断面，提高了运输、通风能力，具有一定的推广价值。