“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用_裴军军.pdf

522023 年第 5 期收稿日期 2022-11-02作者简介 裴军军（1982），男，山西晋城人，2015 年毕业于太原理工大学采矿工程专业，本科，工程师，现从事煤矿安全监管工作，研究方向：煤矿安全管理。裴军军：“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用裴军军：“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用裴军军（沁水县应急管理局，山西 晋城 048200）摘 要 针对端氏煤矿 22051 下副巷溜煤眼内壁片帮严重，影响工作面生产安全问题，提出“O”形 U 型钢支架套棚+喷浆+壁后充填水泥砂浆加固技术方案。加固后溜煤眼内部牢固可靠、淋水减少，工作面生产期间能正常存煤、出煤，保障了煤矿生产安全。关键词 溜煤眼；注浆；套棚中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.017The Application of O Support and Backwall Filling Grouting Technology in the Repair of Coal Slipping EyesPei Junjun(Qinshui County Emergency Management Bureau,Shanxi Jincheng 048200)Abstract:In view of the serious wall spalling of the coal slipping eye in the 22051 lower auxiliary roadway of Duanshi Coal Mine,which affects the production safety of the working face,a O-shaped U-shaped steel support shed+spraying+filling cement mortar behind the wall reinforcement technology scheme is proposed.After reinforcement,the interior of the coal slipping eye is firm and reliable,with less water leakage,and the coal can be stored and discharged normally during the production period of the working face,ensuring the safety of coal mine production.Key words:coal spilling eye;grouting;shed1 工程概况沁和能源集团有限公司端氏煤矿 22051 下副巷溜煤眼为原 22101 工作面溜煤眼，使用时间已达到9 年。该溜煤眼深度 16 m，直径 2.5 m，层位为煤层底板泥岩、灰岩。溜煤眼位置如图 1。该溜煤眼片帮严重且溜煤眼内部有水涌出，溜煤眼内壁南侧从底部至上8 m片帮深度达1.53.0 m，溜煤眼内壁西侧从底部至上口片帮深度达0.82.5 m。片帮浇灌层、大石块，原溜煤眼内喷浆层大面积被砸掉，多次堵塞溜煤嘴，造成工作面生产原煤无法运输，影响工作面生产。溜煤眼中间约 10 m 处片帮深度较大位置发现岩层裂隙水，水量约 1.5 m3/h。图 1 溜煤眼位置示意图（m）2 溜煤眼破坏变形原因及治理思路分析2.1 溜煤眼破坏变形原因分析1）溜煤眼使用时间较长，溜煤眼受煤砟冲击破坏严重，溜煤眼原混凝土浇灌层破坏。2）溜煤眼防止砟块、矸石冲击措施不到位，皮带出煤砟直接冲击砸落在溜煤眼内部区域。3）溜煤眼内有岩层涌水，受涌水影响，溜煤532023 年第 5 期裴军军：“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用裴军军：“O”支架与壁后充填注浆技术在溜煤眼修复中的应用眼内无法正常存煤，导致矸石直接冲击砸落在下半部，增大了矸石冲击力，加剧溜煤眼破坏变形。2.2 治理思路技术人员反复讨论分析，得出溜煤眼经加固后必须能经受住工作面生产的大砟块砸落冲击，不让大砟块直接砸在支护上。经多次论证，采取从溜煤眼上口由上至下套“O”形 U 型钢棚，使用双层钢焊网贴在“O”形 U 型钢后身，套棚结束后，对 U 型钢棚喷浆，使用水泥砂浆充填方法进行加固。通过采取套棚、喷浆、水泥砂浆充填空间，在溜煤眼上口挂防护链子，确保溜煤眼加固强度。3 加固方案及施工措施研究1-23.1 加固方案及支护参数鉴于溜煤眼片帮面积较大，上段约有 4 m2浇灌层后身已空，溜煤眼内有涌水情况，采用“O”形U 型钢支架自上而下套棚加固后，在 U 型钢支架后身空帮部位使用水泥砂浆充填方法进行加固。实施方案如下：1）使用 3 节 29 号 U 型钢梁组合成“O”形 U型钢支架，“O”形 U 型钢支架内径 2.5 m，上下棚距 0.57 m。“O”形 U 型钢套棚加固时，架设第一架“O”形 U 型钢支架前，用 4.0 m 长工字钢将溜煤眼上口进行锁口，工字钢间相互压茬搭接，使用 U 型卡固定牢固。自上而下套棚，上口第一架 U型钢支架使用 20 mm 钢丝绳将 U 型钢支架固定在溜眼上口工字钢锁口框架上，固定 U 型纲支架纲丝绳不少于 4 道，间距适中。2）向下所套“O”形 U 型钢支架搭接位置上 3道卡缆，U 型钢支架搭接处卡缆上使用拉杆连接上下支架，在 U 型钢梁中使用直径不小于 16 m 钢丝绳缠绕捆绑固定，保证 U 型钢支架稳定。自上而下“O”形 U 型钢支架套棚加固时，溜煤眼周边较完整浇灌层不再刷帮，U 型钢支架后身紧贴浇灌层即可。U 型钢支架后身不接帮部分使用椽子配合钢筋网护帮，空帮部位椽子和钢筋网使用粗铁丝捆绑固定在 U 型钢支架上，保证钢筋网和椽子固定牢固。3）自上而下“O”形 U 型钢套棚加固至溜煤眼下口后，溜煤眼下口采用工字钢铺设在原岩或原浇灌层上，最下面一架 U 型钢支架整个坐在给煤机框架工字钢上。架棚期间，对 U 型钢棚西帮使用 25U直梁配合卡子上一道连锁棚。4）“O”形 U 型钢套棚、喷浆完成后，在溜煤眼上口挖出面积约为 0.8 m2导硐，导通底板与溜煤眼后身空帮部分。通过导硐先向下铺设河砂，将最下面空帮部分用河砂充填，充填高度控制在 1.01.5 m。河砂充填后，通过导硐向空帮部位充填水泥砂浆，将整个空帮部位充填密实。5）从下至上先对 U 型钢棚喷浆 2 m，然后空帮充填水泥砂浆，施工 2 m 一个循环，依次循环向上施工。通过充填水泥砂浆起到加固 U 型钢套棚支架和堵水作用。6）“O”形 U 型钢套棚加固完成后，对所套 U型钢支架进行喷浆封闭，喷浆厚度 80 mm，喷浆层表面不得凸出在 U 型钢外面。溜煤眼加固后，在溜煤眼上口挂 6 串链子，链子直径 30 mm，挂链子间距 0.2 m，防止煤、矸直接砸在“O”形支架上。3.2 加固施工安全技术措施1）施工前，先对溜煤眼上方巷道支护情况进行安全确认，顶部及帮如有离层要及时处理，确保施工期间安全；施工前，提前将溜煤眼上方护栏及防尘装置暂时拆除；施工前，先将溜煤眼上口箅子去除，周围浮煤（矸）及杂物清理干净，防止掉落伤人；施工前，将溜煤眼内存煤放至施工位置，方便作业人员施工，因溜煤眼内有裂隙水，为防止存煤突然塌陷，施工期间在存煤上方使用钢管、木板配合钢焊网铺设，钢管两端用油丝绳吊挂固定在溜煤眼 U 型钢棚上；施工前，进入溜煤眼内作业人员要从上往下对周围巷壁敲帮，及时处理溜煤眼内壁锈结煤及离层，防止掉落伤人。2）施工期间，22051 下副巷皮带、溜煤眼给煤机严禁开动，开关停电闭锁，给煤机口打上箅子，并派专人看守；施工期间，溜煤眼上口派专人把守，严禁无关人员停留，进入溜煤眼施工的人员不准超过 5 人。3）从上口进入施工期间，在溜煤眼内设置一道溜绳和绳梯，上端系在溜煤眼上口牢固可靠支架上，作业人员从溜煤眼上口上下。作业人员进入溜煤眼后，先把溜绳系在安全带上，系好安全带后方可施工，溜绳与安全带之间不允许存在余绳，应始终处于紧持状态；“O”形支架加固后，安全带可挂在 U 型钢棚上面。从上口进入施工期间，进入溜煤眼人员必须佩戴安全带，安全带、保险绳每次使用前都要认真检查，防过度磨损造成防护失效。4）施工期间，向下施工 5 m 后，通风队安装542023 年第 5 期生片帮冒顶现象。同时，在横川口位置对瓦斯含量进行持续观测，工作面回采期间，未发生瓦斯超限情况。5 结论1）沿空掘巷工作面回采系统发生变化，遗留空巷存在冒顶和采空区瓦斯泄漏安全隐患，在对工作面回采影响分析的基础上，提出了针对性的治理思路，原顺槽空巷以补强支护为主，横川采用全部充填方式。2）设计了空巷治理方案，对原顺槽空巷采用顶板锚索补强和水泥墩柱加强支护方式，对横川回（上接第 51 页）风机顺延风筒通风，施工人员应加强保护意识，若空气出现异常，应立即撒离。从上口施工期间，要保证有足够作业空间，作业人员必须携带一台瓦斯便携仪，瓦斯便携仪悬挂在作业地点 3 m 范围内，方便监测瓦斯情况，瓦斯浓度超过 0.5%时应立即撒出。向下运料期间，应在溜煤眼上方安装一个滑轮，使溜绳配合滑轮向下运送物料。向下运料期间，下方严禁有人，待物料运到位后再下人。5）施工期间，严禁从溜煤眼下口进入溜煤眼内；施工前，要对脚手架钢丝绳绳扣进行检查，必须保证绳扣紧固，滑轮完好；施工期间，溜煤眼上口西侧铺木板或钢焊网，防止地面塌陷、人员坠落。6）施工深度超过 5 m，作业人员上、下绳梯时，溜绳要系在安全带上面，使用溜绳进行防护；施工期间，随时保证溜煤眼能放煤，确保架棚施工脚手架比存煤高 0.20.5 m；架 U 型钢棚期间，从上向下施工，使用钢焊网、荆笆和编织袋背帮，每架支架上 6 根拉杆。7）架棚期间，U 型钢棚空帮使用坑木打撑杆，每棚打 23 根，防止施工期间 U 型钢棚摆动；架棚结束后，先喷浆后浇灌，喷浆要喷实喷平，喷浆厚度以将 U 型钢前侧喷平为准；加固溜煤眼期间，生产准备队、生产技术科安排主管技术员以上人员现场跟班监督。4 防范措施1）溜煤眼套“O”形 U 型钢支架、壁后浇灌充填加固后，为防止大砟块砸 U 型钢支架，溜煤眼内吊挂防冲击铁链。在输送机头对帮溜煤眼吊挂 6 道链环钢筋 30 mm 大链子垂入溜煤眼内，每道长度810 m，链子间距 0.3 m。链子吊挂时，需距溜煤眼上段 U 型钢外壁 0.20.3 m，缓冲砟块对溜煤眼内壁冲击。2）正常生产班溜煤眼要保持存煤，存煤高度不低于溜煤眼上口 8 m。3）综采二队 20051 工作面控制砟块大小，防止超过 300 mm30 mm 的砟块进入溜煤眼。5 应用效果1）使用“O”形 U 型钢支架套棚+喷浆+壁后充填加固技术，U 型钢支架与喷浆、壁后注浆+连锁形成一个整体，保证了溜煤眼支护整体稳定性，避免溜煤眼内壁片帮、离层、变形情况发生。2）使用U型钢支架套棚后喷浆+壁后注浆加固，对溜煤眼内部岩层涌水起到封填作用，减少溜煤眼内涌水量，使溜煤眼能够正常存煤。3）加固施工方案施工期间，自上而下套 U 型钢支架加固，作业人员能够在“O”形 U 型钢套棚支架的掩护下工作，人员无须进入溜煤眼下部和空洞部分，安全可靠。【参考文献】1 王玉杰.溜煤眼受煤方式优化设计研究与应用 J.山东煤炭科技，2017（10）：9-10.2 张选松.工作面溜煤眼加固技术研究 J.煤炭工程，2013，45（S1）：38-39.采侧和采空侧分别密闭后，设计了两种强度的充填体，选用一种多功能注浆材料，通过水灰比调节强度，完成不同的强度需求。3）效果考察表明，工作面回采期间，水泥墩柱维护情况良好，顶板下沉量不超过 150 mm，充填体有效保证了空巷稳定，工作面安全通过空巷区域，未发生片帮冒顶事故和瓦斯超限。【参考文献】1 焦圆圆.下分层工作面过超高平行空巷充填技术研究 J.山东煤炭科技，2021，39（02）：92-94.2 孟碧坤.