正佳煤礦大斷面主斜井表土段快速施工技術(shù)

張宏偉

(山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西臨汾 041300)

1 工程概況

山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司正佳煤礦位于山西省隰縣東北部下李鄉(xiāng)梁家河村，設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)90萬t。主斜井設(shè)計斜長572.48 m，其中表土段156.19 m，基巖段416.29 m，為早日形成井下的運輸系統(tǒng)，不影響礦井其他工程的施工進度，主斜井的快速施工就成為影響礦井建設(shè)總工期的主要環(huán)節(jié)。

主斜井在開始井筒表土段156.19 m掘砌施工初期，由于表土段絕大部分被第三、四系地層覆蓋，沖溝發(fā)育，呈暗紅色黏土結(jié)構(gòu)，含少量礫石層或膠結(jié)黏土層，遇水易軟化溶解，遇風(fēng)易干裂剝落，圍巖很不穩(wěn)定。原井筒掘進施工采用YT-28型風(fēng)動鑿巖機鑿巖，淺孔光面爆破的施工方法掘進。臨時支護采用管棚迎頭支護的臨時支護方式，具體操作為根據(jù)工作面圍巖情況，用3根～5根8 m長的管棚，在工作面最前一模拱部向工作面的表土內(nèi)打入，并超前一個循環(huán)距離1 m～2 m，每6 m進行一次超前支護。放炮后進行永久支護，永久支護采用單層鋼筋混凝土分段支護。內(nèi)環(huán)筋圓鋼Φ18@300 mm，內(nèi)縱筋Φ16@300 mm，搭接長度35 cm，混凝土厚度拱部500 mm;墻部呈梯形，上部500 mm、下部800 mm，斷面基礎(chǔ)深度800 mm、寬800 mm，混凝土標(biāo)號C30。支護段長為3m，采取從上向下的施工順序，掘夠一次支護段長及時進行永久支護。

在施工過程中由于工序繁瑣復(fù)雜，工程現(xiàn)場作業(yè)人員實際操作困難重重，嚴重的影響了施工速度。本文就工程實踐中影響表土段井筒快速施工的施工工序、支護方式等問題進行了探討，提出了合理的主斜井表土段施工技術(shù)方案與支護方式，并在工程實踐中獲得了較快的施工速度，縮短了正佳煤礦的礦井基本建設(shè)工期，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益［1，2］。

2 主斜井表土段施工技術(shù)方案

2.1 井筒施工方案

選擇井筒施工方案時，要綜合考慮井筒的圍巖巖性、井筒的直徑、井筒深度、現(xiàn)場施工機械現(xiàn)代化水平、施工單位管理水平、施工作業(yè)人員操作水平高低等因素確定井筒施工方案。針對主斜井表土段的工程及水文地質(zhì)條件，在表土段圍巖允許的情況下，采用1 m3反鏟式挖掘機挖掘，人工風(fēng)鎬配合施工。如巖土堅硬，在挖機挖不動的情況下可用打眼放炮的方式，采用中心眼掏槽，周邊放震動小炮，然后挖機挖掘人工風(fēng)鎬配合施工掘進，每循環(huán)進尺1 000 mm。

2.2 主斜井井筒表土段施工臨時支護方案

主斜井井筒表土段施工臨時支護采用半圓拱臨時支架結(jié)合混凝土噴漿聯(lián)合支護，其中半圓拱支架采用18號槽鋼按掘進斷面制作臨時半圓拱支架，支架分段組成，支架拱腿長2 400 mm(包括基礎(chǔ)800 mm)，拱架凈高2 950 mm，凈寬5 900 mm。每掘進1 000 mm支設(shè)一架，拱部用6 mm鋼筋網(wǎng)掛網(wǎng)，木背板勾頂。支架各段成形工作在地面完成，在井筒掘進斷面成形后立即進行臨時支護，拱架由鏟車運送到工作面，先立兩旁拱腿，立腿時要校正好拱腿位置，并按8°迎山角支設(shè)拱架。頂部半圓拱現(xiàn)場組合，每個接口由4條20 mm螺栓連接，安裝時由機械配合安裝。支架組合完成后用拉桿與上一架支架拉接牢固。

鋼筋施工同樣也是在地面使用鋼筋彎曲機將拱部鋼筋彎成固定規(guī)格的半圓弧形，然后將鋼筋使用平板車或人工(離井口近的情況)搬運到井下。

在每掘進5 m～10 m后，將進行一次噴射混凝土臨時支護，及時將圍巖土層進行封閉，噴射時不拆除臨時拱架，噴射厚度100 mm?；炷翉姸鹊燃塁20。

2.3 主斜井井筒表土段施工永久支護方案

永久支護采用單層鋼筋混凝土支護，內(nèi)環(huán)筋圓鋼 Φ18@300 mm，內(nèi)縱筋圓鋼Φ16@300 mm，搭接長度350 mm，噴射混凝土支護厚度500 mm。但支護方法和以前有所不同，永久支護時不拆除臨時支護，將臨時支護18號槽鋼制作的半圓拱支架一并澆筑在混凝土里邊，一方面加強了巷道永久支護的強度，另一方面簡化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務(wù)期間的安全性，同時也降低了工人的勞動作業(yè)強度，簡化了施工工序，提高了施工速度。

噴射混凝土永久支護采用PZ-5F型濕式噴射機。噴射混凝土配拌料，在井口設(shè)集中攪拌站，用1臺JZC-500C型攪拌機攪拌，6 m3箕斗下料。初噴緊跟掘進迎頭，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復(fù)噴成巷，成巷滯后掘進工作面迎頭20 m～30 m，多次噴射達到設(shè)計厚度150 mm。為防止?jié)B水，混凝土中添加JJ91S硅質(zhì)密實防水劑，添加量為水泥用量的8%。

永久支護仍采用單層鋼筋混凝土支護，縱筋采用Φ16 mm螺紋鋼，環(huán)筋采用Φ18 mm螺紋鋼，噴射混凝土支護厚度500 mm。但支護方法和以前有所不同，永久支護時不拆除臨時支護，將臨時支護18號槽鋼制作的半圓拱支架一并澆筑在混凝土里邊，一方面加強了巷道永久支護的強度，另一方面簡化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務(wù)期間的安全性，同時也降低了工人的勞動作業(yè)強度，簡化了施工工序，提高了施工速度［3，4］。

3 主斜井井筒施工機械化裝備的綜合配套

井筒施工機械化裝備的綜合配套必須考慮水文地質(zhì)條件、作業(yè)方式和施工工藝以及能夠滿足工程質(zhì)量要求等方面的要求，同時保證各配套設(shè)備性能穩(wěn)定、可靠，充分發(fā)揮其 綜合效能。

考慮到提升能力與裝巖能力的匹配，表土段施工期間采用WZJ150型履帶式挖斗裝巖機裝巖，提升采用JK-2.0/20提升機，單鉤提升，6 m3箕斗，地面設(shè)翻矸架，ZL-50型裝載機配10 t自卸汽車排矸?；炷翑嚢柘到y(tǒng)由井口附近設(shè)集中攪拌站，2臺JS-750攪拌機攪拌混凝土?；炷凛斔捅弥苯訉⒒炷寥肽＃L(fēng)動振動棒搗固。噴射混凝土臨時支護采用PZ-5F型濕式噴射機，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復(fù)噴成巷，多次噴射達到設(shè)計厚度100 mm。井筒施工期間通風(fēng)系統(tǒng)選用FBDNO6.3/2×22型對旋風(fēng)機，φ800 mm PVC阻燃性風(fēng)筒壓入式通風(fēng)。排水系統(tǒng)備用1臺DC50-80×4型臥泵排水及風(fēng)泵和潛水泵，根據(jù)井筒涌水情況，在適當(dāng)部位開鑿臨時水倉，采用多級提升將工作面水排出地面［5］。

4 幾點體會

1)合理的施工工序與支護技術(shù)，不僅要滿足礦井巷道支護強度的要求，同時還要考慮施工過程中操作的可行性。本文通過分析正佳煤礦主斜井表土段施工的特點和要求，對表土段井筒施工過程中的施工工序和支護技術(shù)進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了表土層大斷面井筒的快速施工，而且大大減輕了工人的勞動強度，技術(shù)經(jīng)濟效益明顯。2)對表土段井筒施工期間的機械設(shè)備進行配套優(yōu)化，既降低了工人的勞動強度，又減少了施工作業(yè)時間，并能更大程度地發(fā)揮機械設(shè)備的生產(chǎn)能力，有力地保證了礦井基本建設(shè)的按期完成。

［1］ 高喜才，伍永平，董柏林.復(fù)雜圍巖環(huán)境大斷面斜井筒耦合支護技術(shù)實踐［J］.煤炭工程，2008(1):43-45.

［2］ 李德裕，王 東，李贊先.斜井過淺埋地表溝的施工［J］.建井技術(shù)，1993(6):9-10.

［3］ 常乃惠，賈云峰，孟榮昌.斜井快速施工［J］.建井技術(shù)，1992(6):23-25.

［4］ 慕 楊，李景濤.煤礦斜井風(fēng)化破碎帶堵水、圍巖加固技術(shù)研究［J］.煤炭技術(shù)，2011(3):8-10.

［5］ 薛再君.特厚富水松軟地層長距離緩坡斜井快速施工［J］.山西建筑，2012，38(4):112-113.