牛山煤业【牛山煤业主斜井过表土层暗槽施工围岩控制及施工工艺研究】

　　摘 要：为保证牛山煤业主斜井巷道掘进支护能够安全穿越表土层和基岩风化带，在综合分析巷道所处工程地质概况的情况下，提出了通过主斜井表土段施工工艺和支护方案。工业试验表明，提出的施工工艺和支护方案有效地控制了主斜井围岩变形，保证了主斜井安全高效掘进。
　　关键词：主斜井 表土段 暗槽开挖 钢筋砼 支护工艺
　　中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0088-01
　　1 工程地质概况
　　山西高平科兴牛山煤业有限公司120万吨矿井主斜井设计长度598m，坡度25°，将穿越表土层和3#、9#和15#煤层，穿越的表土层厚27m，不稳定岩层厚10m。表土层为亚粘土、枯黄色，手感较细腻，局部具裂隙；不稳定岩层为泥岩、紫红色，致密性脆，风化破碎。三层煤均为实体煤。3#煤为区内主要的可采煤层，赋存于山西组的下部，煤层厚3.86～8.29m，平均5.87m，夹矸0～2层，结构简单，顶板为砂岩、砂质泥岩底板为砂质泥岩，全区稳定可采。9#煤层位于太原组中下部，煤质较硬，煤层厚度0.7～2.3m，平均1.64m，结构简单，0～1层矸石。煤层顶板多为中粗砂岩，局部为泥岩或砂质泥岩，底板为砂质泥岩。15#煤层位于太原组中下部，煤层厚度2.26～5.66m，平均4.25m。含夹矸0～2层，煤层结构简单，直接顶板为泥岩或石灰岩，老顶为K2石灰岩，上距3#煤层96m左右，距K2灰岩0～1.56m，全区稳定可采。
　　2 巷道布置及支护规格
　　2.1 巷道布置
　　主斜井布置在井田西部。井口坐标（m）X：3958568.952；Y：19672710.081。井筒倾角25°，井筒方位角100-58-14。井筒长度为598m，其中表土及基岩风化段长约87m，基岩段511m。
　　2.2 支护使用材料及规格
　　暗槽施工超前临时支护为半圆拱形，10#槽钢制作分四部分组成，宽度6000mm，高度5500mm，其中：直腿两根，弧钢两根，直腿制作长度3.1m；弧形钢半径2.9m，长度4.85m，重叠长度0.6m，卡兰每套6个。需铺设Φ10钢筋网1000×2000mm，木板使用长1000mm、宽80mm、厚30～50mm，木楔厚30～50mm、长200mm进行背帮背顶，永久支护为砼配钢筋支护，为半圆拱形。
　　3 巷道施工及支护工艺
　　3.1 施工工艺
　　根据主斜井表土段部分采用明槽开挖，其余采用暗槽掘进。明槽开挖掘进时放边坡（根据土质采用1∶0.6），按设计断面进行永久支护，最后回填至自然地坪标高。施工顺序为：明槽开挖—浇筑前的准备—夯实底版—自下向上稳模、扎钢筋—浇筑砼—明槽转暗槽施工—明槽回填夯实。
　　明槽开挖永久支护结束后，开始暗槽施工。暗槽施工按标定的中腰线，利用ZWY-160煤矿用挖掘式装载机进行挖掘。进入基岩风化带后采用爆破法，挖掘机装岩进行掘进。
　　3.1.1 临时支护方法
　　（1）进入暗槽施工，采用挖掘装载机配合人工掘进，一般情况下，掘进至900mm时，支设第一个拱架。支架时把钢筋网联在拱架上一并支起，并用木板或木楔背紧拱架，并用Φ20的螺纹钢作为拉杆焊接拱和腿，使之牢固可靠。
　　（2）钢筋网搭接长度为100mm，并使用联网丝连接。
　　（3）遇到特殊情况，如土质松软、软岩地段或遇水的情况下，要缩短支架距离，采用少挖短支，掘进500mm支设一个拱架。
　　（4）用钢架支设6m后，及时用混凝土配筋进行浇灌作为永久支护。
　　3.1.2 支护程序
　　掘进出渣→挂网（30cm长）→支设拱架→背顶→绑扎底座钢筋→浇灌底座→支设永久支护的拱架→绑扎直墙和拱顶钢筋→立模打灰。
　　3.1.3 安全措施
　　（1）支设拱架时，跟班领导及带班班长必须在现场监督指挥。严禁违章指挥。
　　（2）严格控制控顶距，最大控顶距为6m，最小控顶距1.5m。
　　（3）挖掘装载机工作时，工作面迎头和机尾5m及两帮严禁有人。
　　（4）所有操作人员必须在支护完整的巷道内操作，严禁空顶作业。
　　（5）严格敲帮问顶制度，及时处理顶帮隐患，操作时做到，一人操作，一人观察顶板。
　　（6）顶板成型后要及时挂网并支设拱架。
　　（7）井筒掘进40m前，提升运输时，井筒内所有作业人员必须撤出地面，等箕斗放下停稳后，作业人员方可进入作业地点。掘进40m后，要立即开拓躲避洞室，提升运输时，作业人员要在躲避洞内等候，等箕斗放下停稳后，作业人员方可进入作业地点。
　　（8）严格执行“行车不行人，行人不行车”制度。
　　3.1.4 永久支护形式
　　明槽段永久支护为钢筋砼支护，其钢筋受力筋为Ф22双层钢筋，间距为300mm；分布筋为Ф22钢筋，间距为300mm；拉接筋为Ф10钢筋，间距为300mm。表土暗槽段采用钢筋砼支护形式。主竖筋采用Φ22钢筋，其它均为Φ10钢筋，砼强度为C30，钢筋砼保护层厚度为600mm。砼支护必须向坚硬岩层内至少延伸5.0m。
　　3.1.5 永久支护工艺及要求
　　（1）由于巷道断面比较大，表土段立骨组模或打灰时需要搭设牢固的工作台。
　　（2）钢筋绑扎严格按照设计尺寸进行，钢筋绑扎在内模稳完模后由工作面向后倒退式进行。立骨组模打灰全过程由班长统一指挥，螺丝上紧，连接牢固，防止碹胎位移或受压不均而变形。
　　（3）浇注砼时，立模支撑及搭设的工作台高度应高于箕斗高度，避免箕斗下料时发生碰撞。模板外侧应铺设塑料薄膜，并采用机械震捣，保证砼的密实性及表面光滑度。每班必须配一名质量检查员进行检查，监督砼的配比、砼的塌落度、砼质量，对不符合设计标准要求的不准浇筑，确保砼的质量和强度。
　　（4）喷射过程中如出现堵管现象，应立即停止加料，停风停电处理。处理堵管时，喷枪口立即朝下，处理喷头时，周围不得有围观者。如果堵塞较长而且密实，则需逐节拆管敲击吹打处理。
　　4 结语
　　（1）本文提出的表土段、基岩段以及基岩风化段巷道支护方案和施工工艺在牛山煤业主斜井施行至今，巷道支护效果较好，支护成本下降，巷道稳定状况得到较大改善。
　　（2）工业试验表明，提出的支护方案和施工工艺有效地控制了主斜井围岩变形，保证了主斜井安全高效掘进，可为同类条件下巷道支护提供借鉴。
　　参考文献
　　[1] 蒋守来，范士斌.松散沙质表土层斜井筒施工技术的研究与应用[J].山东煤炭科技，2010（5）：107-108.
　　[2] 崔云龙.矿井施工准备期工作指南[M].煤炭工业出版社，1998.
　　[3] 曹万林，张建伟，田宝发，等.钢筋砼带暗支撑开竖缝剪力墙抗震性能试验研究[J].工程力学（增刊），2001：48-52.

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