庄煤矿西区巷修反底拱施工技术的推广应用

【摘 要】刘庄煤矿西区2号轨道石门为主要运输巷道，受矿压、地质因素等影响，长期以来巷道出现顶板下沉量大，两帮位移大，底鼓，U型棚变形严重，威胁巷道正常使用。为永久解决此项问题采取反底拱施工技术，在推广应用中取得良好效果。

【关键词】反底拱；应用

1 工程概况

刘庄煤矿核定为11.4Mt/a，地质储量15.6亿t，分东西区开拓。西区2号轨道石门全长336.6m。本巷道施工开始基本为顺层掘进，至五号交岔点附近岩层开始上山，随着巷道的推进，岩层倾角渐变大，为穿层掘进。穿过的主要岩层17-1煤、16煤、砂质泥岩、泥岩、细砂岩等。本区为向斜的西翼，岩层走向220°～275°，倾角2°～10°施工过程中可能会见到小的褶曲。西区2号轨道石门为主要运输巷道，受矿压、地质因素等影响，长期以来巷道出现顶板下沉量大，两帮位移大，底鼓，U型棚变形严重，威胁巷道正常使用。为永久解决此项问题，采取反底拱施工技术。

2 施工方案

2.1 施工方法

（1）首先对顶板敲帮问顶，找净危岩浮矸，其次将巷道的里的杂物及其它暂时用不到的东西撤离施工范围之外。

（2）然后按测量提供的中腰线及设计尺寸对巷道进行反底拱，反底拱时采用风镐进行刷扩，反底拱刷扩成型后，然后架设反底拱梁（卧底以5～8m为一个施工段），按测量提供的中腰线进行架36U型反底拱棚梁，结束后进行浇灌混凝土，浇灌混凝土时按设计预留水沟。施工时严格按照测量给点控制反底拱位置。刷扩采用人工及耙矸机装矸，车皮出货。

（3）按反底拱设计要求卧底，底板岩性坚硬时采用放松动炮施工（放松动炮时需要编专项措施），采用耙矸机配合车皮出货。卧底施工前先对反底拱施工段的U型棚棚腿进行锁固。锁棚腿采用Ф22、L=2500mm的左旋金属强力锚杆。每棚4根，配2副棚卡锁固，按腰线下300mm布置。卧底结束铺锚网，安装反底拱底梁，安装完成后，扎钢筋网，进行浇注砼，浇筑过程中预留巷道水沟。

（4）运输系统：

进料路线：地面西进风井2号轨道石门施工地点；

出货系统：施工地点2号轨道石门西进风井地面。

2.2 施工流程

反底拱支护施工工序：对施工范围进行安全检查（敲帮问顶）施工前准备卧底铺锚网安装反底拱底梁绑扎钢筋浇筑砼（安全检查贯穿于施工全过程）。

3 巷道断面及支护形式

（1）根据巷道的围岩坚固情况，巷道采用内锚外架+喷浆+架设反底拱支护，局部顶板锚杆锚固在煤层中时采用直接架棚+喷浆+反底拱支护。

（2）巷道方位角270°，坡度为3‰；断面为直墙半圆拱形。成巷后U型棚断面净宽×净高=5.4×4.3m。

（3）反底拱施工从5#交岔点开始往4#交岔点架反底拱梁；

（4）反底拱掘深到腰线往下3.075m，反底拱梁净深为2.775m；

（5）水沟采用IV类水沟，净宽×净深=0.7×0.7m，永久水沟：①中心位置-50～+50mm，宽-30～+30mm，深-30～+30mm，有腰线巷腰线至水沟上沿±20mm，无腰线巷道水沟上沿不得高于道板面。②壁厚符合规程要求，误差0～50mm。③水沟表面平整光滑，接茬平整无台阶，无蜂窝麻面。施工反底拱过程中预留巷道水沟。与中线的关系见断面图。

4 支护材料及支护工艺

（1）反底拱梁采用的36U型刚制作，反底拱为36U型棚的半切圆拱，反底拱梁L=3140mm，R=5940mm，每棚两根。反底拱梁与U型棚腿两边各搭接500mm，中间搭接为500mm。采用三道卡缆搭接，卡缆间距200mm，采用M30螺母和M30×125mm的螺栓固定，螺栓露出螺母不得小于5mm；

（2）每一断面反底拱梁下铺设锚网，锚网：Ф6mm@100×100mm，规格为2000×1000mm。底板筋铺设在反底拱梁上250mm处，底板筋采用废旧锚杆或废旧钻杆，采用16#扎丝双股拧紧，搭接长度不小于630mm，接头处绑扎不少于3道。间排距250mm×250mm；允许误差±100mm。

（3）反底拱浇筑混凝土强度为C30，配比为水∶水泥∶砂∶石子=0.45∶1∶1.28∶2.68，严格按配合比进行，拌料均匀。C30混凝土料水泥为P.o42.5级普通硅酸盐水泥，黄砂为中粗砂，粒径0.3-3mm，含泥量不超过5%，石子粒径为15-30mm。（现场要有配比牌板和量具）

（4）反底拱施工

先卧底，采用耙矸机出货，辅以人工风镐挖掘成形，按反底拱设计要求（具体尺寸详见断面图）卧底，卧底以5～8m为一个施工段，卧够长度时及时安装反底拱底梁，反底拱梁为两节36U型钢半切圆拱，两节底梁搭接不小于500mm，位于反底拱的中间，采用3副36U型棚卡固定，站腿与原36U型棚腿搭接500mm，各采用3副卡缆固定，反底拱梁间距450mm，安装反底拱时，应先固定棚腿两侧，后搭接底梁中部，最后将螺丝拧紧上牢，搭接出现间隙时用铁楔楔紧。每隔5～8m采用料石砌一道墙，墙宽200mm～300mm，以方便浇筑作业。采用双锥移动式搅拌机（型号：YB2-112M-4）拌制混凝土，扎好钢筋后浇筑。浇筑时预留水沟，然后铺道渣钉道；最后打地坪，打地坪时靠水沟侧，腰线下1410mm处预埋排水管，采用两寸钢管或塑料管作为排水孔，每20米至30米预埋一个排水管；腰线到地坪面为1110mm，腰线到轨道面为1000mm，地坪误差不得低于原设计90%；棚腿与反底拱搭接处，向里刷扩300mm宽，长700mm的卡缆窝；然后浇筑混凝土，充填严实。二次浇筑时凿麻面和预埋旧锚杆，旧锚杆规格为Φ22长350mm；预埋旧锚杆时要提前预埋，预埋深度为200mm，外露为150mm；每300mm预埋一根，准许误差100mm。

5 技术要求

反底拱为结构36U型棚的半切圆拱，反底拱底梁焊接在站腿上，底梁搭接为500mm，采用三道卡缆搭接，卡缆间距200mm，采用M30螺母和M30×125mm的螺栓固定，螺栓露出螺母不得小于5mm；站腿与修护后巷道U型棚腿搭接不少于500mm，采用三道卡缆搭接，卡缆间距200mm，采用M30螺母和M30×125mm的螺栓固定，螺栓露出螺母不得小于5mm，卡缆螺丝扭矩不小于300N.m。底板锚网采用：Ф6mm@100×100mm，规格为2000×1000mm，搭接为100mm；底板筋采用废旧锚杆或废旧钻杆，间排距250mm×250mm；底板筋全部采用满扎式绑扎，底板筋绑扎在反底拱梁上200mm处，采用16#扎丝双股拧紧，搭接长度不小于630mm，接头处绑扎不少于3道，允许误差±100mm，棚腿下悬空时必须穿石鞋。浇筑时使用振动棒分层均匀振捣。保证混凝土填满棚后搭接处不留死角。浇筑时应尽量保证连续浇筑。如不能保证连续浇筑，在浇筑间隔超过2小时时，应使用风镐进行搓毛处理。处理后产生的碎渣要清洗干净，否则不许继续浇筑。

6 结束语

采用内锚外架+反底拱支护形式，有效解决巷道受矿压、地质等因素带来底鼓、两帮位移大、巷顶下沉大、U型棚变形严重的问题。同时也解决了巷道重复维修，减少大量人力物力；虽一次性投入大，但根本解决安全威胁。从长远来讲，节约成本，安全经济效益最大。

参考文献：

[1]吕建青.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

[2]洪允和.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991.

作者简介：

苏胜义，男，1076年6月出生，安徽淮南人，本科学历，工作于国投新集刘庄煤矿巷修区，助理工程师。