大斷面斜井工程開挖與安全支護技術分析

摘? 要：大斷面斜井工程是一種在井巷開拓中以及礦井建設中常見的結構形式，在施工中要根據(jù)建筑結構特征合理施工，重視工程開挖處理，通過科學的方式合理施工。而在大斷面斜井工程施工中安全支護是保障工程質量的重要因素。在施工中為了提升施工質量，就要重視安全支護管理，探究合理的開挖技術手段?；诖耍恼轮饕獙Υ髷嗝嫘本こ涕_挖以及安全支護技術進行了簡單的分析研究。

關鍵詞：大斷面斜井工程;開挖;安全支護技術

中圖分類號：TV732? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

隨著社會經濟高速發(fā)展，我國基本建設工程項目數(shù)量增多。大斷面斜井工程作為一種復雜的工程項目，在施工中要根據(jù)工程地質狀況條件，分析各項參數(shù)信息，合理選擇施工技術屬于手段，重視安全支護，進而在根本上保障工程項目穩(wěn)步施工，有效的縮短施工工期。

1 大斷面斜井工程開挖技術

1.1工程概況

某大斷面斜井工程在施工中共有四條引水壓力管道，每條壓力管道的斜井段長度大致為78米，其傾角60°，垂高為67米，施工中成平行等距狀態(tài)進行布置。在施工中其整體結構較為復雜，屬于Ⅳ、Ⅴ類型的圍巖。實施大斷面斜井工程開挖技術是推動礦井資源整合，全面落實“一優(yōu)三減”以及“四化”建設頂層目標的重要內容。

1.2導井開挖施工

在1～4號引水壓力管道斜井施工中通過反井鉆機進行處理，形成一個216mm的導孔，通過導向儀進行孔向控制，及時進行糾偏處理，在貫通導孔之后要在斜井之下安裝1.4m的擴孔鉆頭，使其形成一個自下至上形成的直徑為1.4m的導井[1]。在作業(yè)中通過壓力管道的進行渣料的處理，利用裝載機以及自卸車進行出渣處理。

1.2.1導孔鉆設

通過LM-200型在反井鉆機進行施工處理，在鉆孔之前要進行基礎澆筑施工，保障整體平衡性，在完整的基巖之上進行基礎澆筑，保障基礎上平面與水平面的夾角保持16°。進行混凝土澆筑中通過C20分兩期進行澆筑，在鉆機底腳螺栓埋設之后在進行二期的混凝土澆筑處理，保障鉆機以及基礎穩(wěn)定銜接，通過鉆機進行傾斜施工，避免出現(xiàn)移位等問題。通過216mm鉆頭進行導孔處理，在處理中要根據(jù)不同類型的圍巖合理的控制工作的壓力以及其轉速。

1.2.2導孔擴孔

通過1.4m進行擴孔鉆頭處理，要慢速上提，使得鉆頭可以直接的與巖面接觸，然后在慢慢的給勁，緩緩旋轉鉆頭，根據(jù)巖石硬度要求進行鉆機壓力調整，及時做好出渣處理，避免出現(xiàn)堵孔等問題。在進行擴孔處理中要根據(jù)經驗進行處理，合理控制導井傾斜率處理，在鉆機鉆進中分別在20m、40m、60m的位置上通過測斜儀進行處理，根據(jù)測斜結果適當?shù)倪M行擴孔鉆頭的調整處理。

1.3導井擴挖

在工程施工中根據(jù)組織設計要求合理的確定施工方案，在施工中分析地質資料合理的進行導井的擴挖施工。

導井在施工中一次擴挖為6m，其二次擴挖則為全斷面的14.04m。而因為6m的導井斷面相對過大，綜合地質資料信息可以發(fā)現(xiàn)在斜井段中穿過F2斷層，其斷層的破碎帶相對較大，周邊地質環(huán)境較差如果采用此種方式進行施工會存在諸多的安全隱患問題，為了提升施工質量，通過技術人員研究通過在原斜井開挖方案基礎之上對其進行優(yōu)化分析，通過將原有的6m導井優(yōu)化為4m的導井，則可以提升施工安全性，增強穩(wěn)定性[2]。

1.4導井開挖方案選擇

在施工中壓力管道斜井段的開挖斷面呈現(xiàn)圓形，其直徑為14m，傾角60°，在施工中總距離為105m，是一種大型的斜井開挖施工工程。

在施工中綜合現(xiàn)場施工條件，分析機械設備水平，分析技術人員專業(yè)性，在施工中要通過自上而下的方式進行施工處理，通過手風鉆進行鉆孔處理，通過斜井井蓋將1.4m的導井進行覆蓋處理，將其作為施工作業(yè)的主要平臺，根據(jù)其分層狀況進行逐層的爆破擴挖處理。在施工中要根據(jù)狀況合理的進行崩落孔以及光爆孔的布設處理。崩落孔通過32藥卷進行處理，在施工中要根據(jù)實際狀況合理處理，通過圓周分段的方式進行起爆，在爆破孔處理中通過非電毫秒雷管進行處理。

在施工中為了避免出現(xiàn)堵井等問題，可以通過“短進尺以及密集爆破”的方式進行處理，將開挖的高度控制在2.0左右，通過人工方式進行清面處理，在下平段則通過裝載機進行出渣[3]。為了保障施工安全性，就要根據(jù)地質狀況合理的進行臨時性的支護處理，進而保障其整體安全性。

1.5全斷面擴挖施工

壓力管道斜井在擴挖完畢之后，要做好全斷面的擴大處理。通過“邊爆破、邊支護”的方式進行施工，要上一個循環(huán)支護處理之后在進行下一循環(huán)的開挖處理。根據(jù)實際狀況進行控制處理，保障施工質量。

1.5.1爆破設計

在壓力管道位置很容易出現(xiàn)巖爆以及承壓水等問題，在復雜的地質范圍中要根據(jù)實際狀況合理的調整爆破的參數(shù)信息。壓力管道通過光面爆破的方式進行處理，合理的控制炮孔間距，將其控制在50cm中。

1.5.2開挖方案優(yōu)化

在斜井施工中支護工程數(shù)量龐大，同時因為斜井的斷面相對較大，在進行施工中要合理控制斜井傾角，通過全斷面開開挖優(yōu)化的方式進行處理，進行分序施工的方式進行處理可以充分的保障施工進度，提升工程質量。在施工中通過此種方式可以有效的提升工程進度。

2大斷面斜井工程安全支護技術分析

2.1巷道變形機制

松散巖體具有抗拉、壓、剪的強度相對較低，具有一定的流變性、重塑性特征，受到低壓松動的影響會破壞巷道。在進行巷道開挖之后上覆蓋的破碎巖層應力平衡會收到二次影響與破壞，這樣則就會影響結果的承載性，導致其出現(xiàn)變形以及失穩(wěn)等問題，影響了支護結構的整體穩(wěn)定性。在實踐中其會出現(xiàn)局部的塌方、塑性擠壓以及滑動變形等問題，此種類型的巖體巷道底板穩(wěn)定性不足，底板的巖體位移以及破壞性的范圍較大，屬于移動擠壓流動性的底鼓問題。

2.2支護難度分析

綜合圍巖變形機制，分析其特點在施工中可以通過U型鋼棚支護進行處理，此種類型的鋼支護效果會收到強度以及剛度、結構穩(wěn)定性等因素的影響。為了提升支架受力結構的均勻性，在施工中會造成集中荷載以及偏心荷載出現(xiàn)支架失穩(wěn)破壞等問題，這樣在成巷之后通過壁后進行注漿處理，要改善支架，優(yōu)化圍巖結構的穩(wěn)定性，優(yōu)化二者的相互作用關系，達到提升支架承載能力的目的。

2.3大斷面斜井工程安全支護技術

巷道底板穩(wěn)定性不足則就會產生擠壓流動性底鼓的問題，這樣則就會加劇兩幫內移，因為U型鋼支架的抗側壓能力不足，通過增設反底拱支護構建的方式進行處理可以達到控制底鼓的問題，進而增強整體的穩(wěn)定性，其主要方案如下。

2.3.1全斷面U型鋼

通過帶底拱的U36型鋼金屬支架作為混凝土支護處理，剛性連接，實現(xiàn)其全斷面的支護處理，進而充分的提升圍巖受力條件以及狀況。在處理中因為圍巖條件相對較為惡劣，通過剛性連接進行混凝土澆筑可以提升支撐結構的整體強度，增強剛度級別參數(shù)。

2.3.2底拱連鎖梁

為了充分的保障巷道使用連鎖性，合理的預防底鼓等問題，通過底板連鎖梁的重點支護模式。在臨近的底拱之間通過3道1米長的U36剛性底盤進行連接，通過增大底拱以及底板的接觸面積則可以有效的提升穩(wěn)定性，保障其受力面積均勻性，有效的增強支架的穩(wěn)定性[4]。

2.3.3壁后注漿

壁后注漿主要通過以填充為主，通過此種方式可以充分的改善支架整體的受力條件以及狀態(tài)，達到提升支架成整體承載力，強化支護阻力的作用。在漿液流動性的作用之下進行淺部破碎圍巖的加固處理，可以提升頂板巖體的整體性能，增強承載能力，這樣支架與圍巖則就會形成一個統(tǒng)一的、安全的承載結構，具有有效的封閉特征，可以避免水造成的軟化、泥化影響，降低了水分對支架造成的侵蝕性影響。

2.4施工方案與設計參數(shù)

2.4.1臨時性支護

在施工中為了提升掘進面的安全性，避免頂板出現(xiàn)垮落等問題，在施工中可以通過2根礦工鋼作為前探梁，設置三道掛鉤，通過圓鋼加工形成。

在進行風鎬刷巖之前，要做好找頂處理，在保障無危巖之后通過鉆氣腿進行處理，將其作為臨時支柱正頂2根，在兩腮要分別通過1根頂網作為臨時性的支出，加固存在的不穩(wěn)定巖快，做好臨時性加固處理，提升整體穩(wěn)固性。

2.4.2永久性支護

在施工中通過全斷面鋪設4～40*40mm的編制網進行鋪設，合理控制規(guī)格間距[5]。鋼絲網的連接位置要同工錨桿與加鋼筋的梯子梁進行處理，時期緊貼巖面，將接縫長度控制在100mm左右，通過帶底拱的U36型鋼支架進行剛性連接處理，在臨近的兩個底拱之間要做好底盤連接處理，通過螺栓進行固定處理。

進行混凝土澆筑處理，根據(jù)設計要求合理的進行立模澆筑砼，通過試驗室進行取樣適配，確定其配合比合理控制。

在混凝土初凝之后要在每8m的一個循環(huán)進行混凝土壁后填充注漿處理，合理控制注漿孔間距，做好裂隙的填充處理，保障井壁與巖層之間結合緊密，進而提升整體的承載力。

2.5智能化監(jiān)控，強化“四化”建設

推進“四化”建設，提高礦井施工科技性，實現(xiàn)“少人則安、無人則安”目標，通過布控智能化布控系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)視全面覆蓋，做到安全信息化管理;合理利用小型電力鏟車等自動化設備，提升法制質量，全面落實“一優(yōu)三減”和“四化”建設的內容與要求。

3結語

在進行斜井開挖施工中要根據(jù)實際的狀況合理選擇施工工序與技術防范，針對復雜地質條件之下的大斷面斜井問題，要做好斜井的安全支護，進而為各項工作提供基礎支持，導井袋面是直接決定了斜井開發(fā)質量以及進度的關鍵性因素。在施工中要根據(jù)圍巖狀況合理的進行爆破參數(shù)調整，提升開挖質量，避免超欠挖而造成的各種安全隱患問題，在施工中要合理控制，切實提升施工安全性。

參考文獻

[1]戴彬.大斷面副斜井快速掘進工藝研究[J].內蒙古石油化工，2019，45（04）：123-124.

[2]王宏偉.大斷面副斜井快速掘進工藝優(yōu)化[J].山東煤炭科技，2018（06）：13-14+16+18.

[3]孫國慧.大斷面斜井快速掘進工藝方案研究[J].山東煤炭科技，2018（05）：30-31.

[4]馬沖飛.技改礦井大斷面巖巷快速掘進技術淺析[J].中國新技術新產品，2016（13）：95-96.

[5]李毅紅，何剛，董萬江.國內大斷面長距離緩坡副斜井的應用[J].露天采礦技術，2015（11）：21-23+28.

收稿日期：2019-10-22

作者簡介：于海軍（1985—），男，甘肅靈臺人，本科，工程師，研究方向：煤礦安全技術管理。