煤矿斜井井底车场交岔点施工技术分析

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摘要：沁裕煤矿的副斜井车场已经掘进完成，需要对车场连接处的交岔点进行施工。为了保证掘进的速度和效率，采用了钻爆法施工。详细地介绍了交岔点的施工方案和支护方式，并简单介绍了采取的安全措施，可以为类似条件下井底车场交岔点的施工提供参考。

关键词：副斜井；井底车场；交岔点；施工方案；支护方式

在井底车场施工完成后，需要施工与大巷连接的道岔。保证道岔的施工质量和速度，对于井底车场快速投入使用具有重要的意义。由于道岔施工时涉及到弯道的施工，具有一定的施工难度。因此，选取合适的道岔施工方案以及施工过程中的支护方式十分必要。本文详细地介绍了井底车场交岔点弯道的导硐法，可以为类似情况下弯道的施工提供一定的参考。

1工程概况

沁裕煤矿副斜井井底直线车场掘进工程已施工完毕，接着将对车场与轨道大巷连接处的通道及3个交岔点进行施工，3个交岔点的相对位置如图1所示。依据煤炭工业济南设计研究院有限公司沁裕煤矿+900m井底车场交岔点施工设计图，二号交岔点长5.038m，掘进体积208.2m3；三号交岔点设计总长度21.967m，掘进体积541.2m3；五号交岔点设计总长度21.967m，掘进体积541.2m3。井底车场巷道施工到二号交岔点位置时，先施工二号交岔点右转弯巷道，一次成型到五号交岔点设计位置后，开始采用导硐法施工五号交岔点[1-2]。五号交岔点施工完毕后再用同样的方案施工二号交岔点左转弯巷道和三号交岔点。下面分析和介绍3个岔点的施工方案、支护方式和安全措施。

23个交岔点的施工方案

2.1二号交岔点的施工方案

先从副斜井井底车场开始扩刷二号交岔点至牛鼻子尖，扩刷长度为5038mm，宽度逐渐达到7020mm，高度达到4610mm；再从二号交岔点处以（右转角22°28′29″）转弯断面（宽3500mm、高3550mm、直墙高1800mm）掘进过渡段至4336mm处，调整中心线（右转角18°38′9″），沿线继续掘进10988mm后，调整中心线（右转角30°32′57″），然后再从牛鼻子五号交岔点处沿设计巷道右帮以导硐法掘进13800mm后，调整中心线（15#煤层西翼轨道大巷掘进方位），沿15#煤层西翼轨道巷掘进。五号交岔点施工完毕后，再从二号牛鼻子交岔点处以（左转角18°9′36″）转弯断面（宽3500mm、高3550mm、直墙高1800mm）掘进过渡段至4336mm处，调整中心线（左转角22°57′2″），沿线继续掘进10988mm后，调整中心线（左转角30°34′45″），然后再从牛鼻子三号交岔点处以断面掘进13800mm后，调整中心线（15#煤层西翼轨道大巷掘进方位），沿15#煤层轨道大巷掘进。牛鼻子左右拐弯施工示意图如图2所示。2.2三号和五号交岔点的施工方案考虑到三号交岔点与五号交岔点处于对称状态，在施工时操作相同。下面只介绍五号交岔点的施工方案。

2.2.1导硐法施工五号交岔点因施工方向与交岔点方向相反，因此先采用导硐法施工。具体方法如下：巷道掘进至A点后，以15#煤层西翼轨道大巷断面为导硐断面底板，沿设计巷道右帮以导硐断面掘进。导硐巷道掘进至B点后，按西翼轨道大巷断面向前掘进5m（采用永久锚网索喷支护），然后返回开始扩刷交岔点至设计要求。导硐断面为宽5300mm、高4450mm的半圆拱断面。

2.2.2正台阶法扩刷成型五号交岔点导硐施工完毕后再按照交岔点设计断面进行扩刷，扩刷交岔点时进行正台阶掘进（因断面较高，不能进行全断面一次爆破）。施工高度不足时，采用脚手架及宽度不小于300mm、厚度不小于50mm的木板搭设可靠的工作平台。严格按照五号交岔点中腰线施工，控制好顶板每2m累加量。巷道扩刷时要浅打眼、少装药、放小炮，炮眼深度1.0～1.5m，每个炮眼装药半卷，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2，每次起爆数量不超过5个。扩刷够一排支护距离时及时进行永久支护。掘进采用普通钻爆法施工，钻眼机具采用YT28型凿岩机，配以六角中空钢钎钻眼，钎杆尺寸为Φ22mm×2500mm。爆破采用煤矿乳化炸药，毫秒延期电雷管引爆，MFB-200型发爆器起爆。ZWY-120型耙矸机装矸，4m3箕斗排矸，绞车牵引至井底车场挂钩点。工序为交接班→安全检查→检查瓦斯→标眼位→打眼→检查瓦斯→装药连线→检查瓦斯→撤人、放炮通风→检查瓦斯→检查处理顶帮活矸危石→临时支护→出矸→上部锚网支护→出矸→下部锚网支护→初喷→清理→下一循环[3]。

33个交岔点的支护方式

3.1临时支护方式

放炮后采用“前探梁+螺母吊环+背板”进行临时支护。前探梁由长3600mm的钢管制成，用吊环和锚杆固定，要求前探梁尾部超出吊环不小于100mm。吊环型式为圆型，每根前探梁用2个吊环。吊环螺母必须与锚杆配套，螺母必须上满丝，锚杆锚固力不小于100kN/根。前探梁与顶板间横向用木背板背严，木楔塞紧。木背板为长400mm、宽200mm、厚50mm的木板；临时支护必须紧跟工作面，前探梁至工作面的距离不大于200mm，靠帮前探梁与巷帮距离为顶锚杆间距加300mm，且不大于1200mm，前探梁数量随巷道尺寸变化而变化。放炮后最大控顶距不大于2000mm，放炮前最小控顶距不大于200mm。导硐巷道支护采用锚网喷支护。锚杆选用Φ20mm螺纹钢锚杆，长度2500mm，间排距700mm×700mm，药卷使用K2335、Z2360树脂锚固剂各1支；金属网由Φ6mm圆钢焊制，网格100mm×100mm，规格为2000mm×1000mm，搭接长度100mm；托盘为150mm×150mm×8mm的金属钢板，喷浆厚度50mm，混凝土强度等级为C20[4]。扩刷时使用风镐刺掉喷浆保护层，剪开网片，拧下锚杆螺母，卸下托盘。

3.2永久支护方式

采用锚网索喷联合支护。a)锚杆形式和规格。杆体为Φ20mm高强度螺纹钢锚杆，长度2500mm，杆尾螺纹为M22。b)锚固方式。树脂加长锚固，采用2支锚固剂，一支规格为K2335，另一支规格为Z2360，钻孔直径为30mm。c)锚杆托板。采用强度配套的拱型高强度托盘配合球形垫和减阻尼龙垫圈，托板尺寸为150mm×150mm×8mm，承载能力不低于190kN。d)锚杆布置。锚杆间距700mm，排距700mm，顶部锚杆按巷道中心线打设，使用数量随巷道断面尺寸变化而变化，锚杆预紧力矩不小于100N•m。e)锚杆角度。两帮底部锚杆向底部下倾25°打设，其他垂直壁墙90°布置。施工锚杆时全断面铺设金属网片，网片采用Φ6mm圆钢加工而成，规格2000mm×1000mm，网目规格100mm×100mm，两个网片必须搭接，搭接长度100mm，搭接处必须连网，连网间距不大于200mm，采用双股16#镀锌铁丝双丝双扣梳辫法隔孔相连，布置在丁字筋或十字筋的交叉处，连网铁丝扭结不小于3圈，扭结头外露不小于30mm，朝向内侧。锚索规格：锚索材料为Φ17.8mm、1×7股高强度低松弛预应力钢绞线，长度6500mm，延伸率4%，配合采用300mm×300mm×10mm的高强度可调心托板及配套锁具，托盘要求拱高大于50mm，承载能力大于350kN。钻孔直径28mm，采用2支K2335和2支Z2360低黏度树脂药卷锚固，锚固长度1900mm，锚索初次张拉达到200kN。锚索布置间排距2100mm×2100mm，巷道中心线垂直顶板打设，使用数量随巷道断面尺寸变化而变化。喷浆支护厚度150mm，喷射混凝土强度等级为C20。每次喷浆时必须预留100mm的网边，便于金属网间搭接。

3.3加强支护

在牛鼻子尖处内外两侧0.8m顶板处各打一排锚索，对顶板进行加强支护。为防止爆破对牛鼻子尖处围岩造成损伤，在帮上打2排对拉锚索，第1排位于牛鼻子尖向内0.8m处，第2排位于牛鼻子尖向内2m处；每排2根，第1根距巷道底板1m，第2根距巷道底板2.5m[5]；角度均与牛鼻子尖另一侧巷道帮部切线平行。所有加强支护要在满足施工条件下及时完成。

4顶板管理安全措施

严格敲帮问顶制度，及时敲掉浮石活矸，防止掉渣伤人。必须坚持正确使用超前临时支护，严禁空顶作业。爆破后及时前移前探梁装置，并用专用吊环加紧，在移动前探梁时，要从外向内进行。要求前探梁必须紧固有效，打锚索前应全面检查顶板，确认安全后方可工作，并坚持执行经常性的敲帮问顶制度。前探吊环每移动一次，都要检查它的结构牢固情况，有无裂纹、开焊、损坏等，发现问题要及时更换。巷道开口前，施行浅打眼、少装药、放小炮的工艺开口掘进，两巷交叉处或支护参数变更处用加密锚索方式加强支护。严格按照循环进尺施工，最大控顶距不得超过规定。必须及时进行临时支护，加快打锚杆（锚索）速度，尽量缩短顶暴露时间和减小暴露面积，每次放炮后对工作面前后10m支护进行检查，发现失效锚杆、索及时补打。掘进过程中要定期对巷道支护情况进行复查，发现问题及时处理。确认无安全隐患后方可继续作业。

5结语

在井底车场掘进完成后，需要对连接大巷的交岔点进行施工。沁裕煤矿井底车场的交岔点在施工时采用了钻爆法。在施工过程中，施工的工艺对于安全性和效率十分关键。详细地介绍了井底车场交岔点的施工方案和采取的支护方式，重点介绍了导硐法和正台阶法在牛鼻子交岔点施工中的应用，可以为不具备一次成巷施工条件的交岔点的高效施工提供技术参考。

参考文献：

［1］郭天龙.煤矿巷道掘进施工与支护技术初探［J］.石化技术，2019，26(12)：242-243.

［2］李晓非.煤矿巷道支护方案与支护参数优化设计研究［J］.能源与环保，2019，41(11)：127-130.

［3］陈旋.3-边角082运输巷道支护设计及施工工艺［J］.中国矿山工程，2019，48(4)：26-29.

［4］吕兆海，赵长红，张艺耘，等.+786m水平车场交岔点支护与施工工艺研究［J］.中国煤炭，2015，41(1)：55-57.

［5］种波凯.牛鼻子交岔点巷道一次成巷技术［J］.中州煤炭，2015(3)：86-88.

作者：张建新 单位：山西兰花沁裕煤矿有限公司