U型鋼支架在大冒落區域的應用

臧潤成

(白山市友成建設有限責任公司)

某礦18#礦組東三礦已閉坑多年，目前因礦山產量需求，決定開采東三礦體570～620 m水平的礦石及回收620 m水平以上的殘礦。在620 m水平以上殘礦回采前期，需對620，680 m兩個水平的原有井巷進行修復。因礦山已閉坑多年，原有巷道已出現不同程度的塌冒，620，680 m水平舊巷修復約754 m，冒區處理約46 m，危險性大、不可預見因素多，因此必須制定切實可行、安全可靠的專項施工方案，以確保作業人員的人身安全。

1 舊巷恢復施工方案

1.1 清理片冒渣石、淤泥及雜物

采用扒渣機扒巖，配0.75 m3U型翻轉式及2.5 m3曲軌側卸式礦車出渣，清理舊巷片冒渣石;淤泥及雜物則采用人工清理。清理出的渣石及雜物由電機車牽引至地表。

因原有舊巷多年未使用，年久失修，有部分巷道塌冒。對幫、頂有局部片冒且片冒區域不是很大的巷道，經臨時檢撬后，不會對作業人員構成威脅地段，可鋪設臨時軌道，采用電動扒渣機出碴;對巷道片冒較嚴重，片冒空間較大，無法進行檢撬或經檢撬后，仍能對作業人員構成威脅的地段，則根據現場實際情況，采用木支架、鋼支架或噴射混凝土進行臨時支護，待片冒區域清理完后，再根據要求進行永久支護。

1.2 冒區處理

620 m水平主運輸大巷冒區，采用扒渣機裝巖、人工及機械打夯，U型鋼支架撞楔式超前錨桿法支護。

首先在冒區作業面前2 m位置架設兩架鋼支架并固定牢固，然后沿鋼支架頂及兩側幫分別用24 kg鋼軌及圓木作挑桿向前打入碴石內，以防止出碴時碴石涌入鋼支架內，人員在鋼支架及挑桿子的保護下作業。其施工工藝如下:鋼支架短段臨時支護→超前錨桿(鋼軌)維護→短段出矸石。當鋼支架支護具備一定的長度后，后段進行鋼筋混凝土永久支護，按此方式逐步推進，最后通過冒區段。

1.2.1 鋼支架短段臨時支護

緊貼工作面架設鋼支架，鋼支架采用25U型鋼制作，間距0.5 m，支架之間用圓木或槽鋼連接牢固，以加強支架沿巷道軸線方向的穩定性。支架固定牢固后，兩幫用長3.5 m半圓木背板進行超前防護，頂部用4.0 m長24 kg鋼軌進行超前防護，鋼軌及半圓木前端均加工成尖形，用大錘或撞錘，按5°～10°向兩側墻及頂部打入碴石中，當有大塊無法打進時，應用人工清除或局部破碎大塊后再打。因頂部壓力大，為保證頂部破碎圍巖的穩定，鋼軌按150 mm間距打入后焊接固定在頂梁上，鋼軌間縫隙用木板堵好，當局部橫梁夠不著鋼軌時，中間加木楔塞緊，使頂梁與鋼軌充分接觸。鋼支架施工如圖1所示，撞楔超前錨桿支護施工見圖2。

1.2.2 短段出碴石

在超前鋼軌及木板的防護下，將冒落的巖石運出，出碴長度不宜超過兩支架間距，即0.5 m，以機械為主，人工為輔。在出碴過程中，設專人觀察兩幫及頂板圍巖、碴石的狀況，若發現有圍巖松動及碴石滑落，及時采取檢撬、防護或避讓措施。為保證冒落物的穩定，先出兩側碴石，中部碴石盡量保留至鋼支架架設好后再出。

1.2.3 鋼支架及防護鋼軌延伸

當碴石出到夠立下一架鋼支架距離時，立即支鋼支架，支架立好后，用金屬拉桿與后面支架連接成整體。兩幫木板及鋼軌按每2架鋼支架增設一排的頻率打進。

圖1 過冒區段施工縱剖面示意(單位:mm)

圖2 撞楔超前錨桿支護施工(單位:mm)

當臨時鋼支架支護長度達到4 m后，鋼筋混凝土支護應及時跟進，混凝土支護應與前端鋼支架保持0.5～2m的距離，以不影響前面施工為原則，按此循環通過整個冒落區。

2 安全技術措施

①U型鋼可縮性支架裝配附件齊全，無銹蝕現象，螺紋部分有防銹油脂;②架設U型鋼支架時要檢查支架無裂紋、弧線段無飛邊、氧化物、溶渣等阻礙物，無硬過渡現象，如發現后立即更換;③鋼支架在架設過程中，要嚴格按設計及規范要求，柱腿要保證垂直度，梁與柱腿連接螺栓必須擰緊;④鋼支架支護前測量人員及時給出中線和腰線(標高)，指導施工;⑤在施工過程中，密切觀察地壓情況，發現支架異常變化，立即采取加固或其它措施，以防支架破壞，發生冒落事故;⑥各位置超前防護鋼軌打入矸石中的深度不得小于2架鋼支架的間距;⑦拱梁與棚腿結合處必須契合嚴密，棚不扭斜，不前傾后仰，工程質量符合要求;⑧幫頂必須打嚴背實，嚴禁出現不接頂幫的現象;⑨立柱腿時，按準確位置挖出柱窩，深度達到設計要求，柱腿要放在實底處安設，防止棚腿歪斜或懸空。

3 結語

采用U型鋼支架順利、安全、高效地通過該礦舊巷冒區，修復后巷道已投入使用2 a，巷道支護狀況良好，U型鋼支架沒有出現變形和位移。該礦大冒區處理取得了成功，為類似條件下的巷道支護提供了借鑒。