內(nèi)蒙五間房一礦軟巖井巷施工技術(shù)探討

高廣遠(yuǎn)，黃尊英

(1.內(nèi)蒙古華潤(rùn)電力五間房一礦，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000，2.山東濟(jì)寧兗州大統(tǒng)礦業(yè)公司，山東 濟(jì)寧 272100)

1 概況

內(nèi)蒙五間房一礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗西北部, 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力8Mt/a，地質(zhì)資源量約1514.17Mt，可采儲(chǔ)量832.88 Mt，設(shè)計(jì)服務(wù)年限74.4a。礦井采用斜井開拓，主斜井巷道凈寬5.0m，巷道凈高4.3m，坡度13°；副斜井巷道凈寬5.4m，巷道凈高4.3m，坡度5.5°；回風(fēng)斜井巷道凈寬5.4m，巷道凈高4.3m，坡度23°。三條井筒以進(jìn)入煤層為基準(zhǔn)點(diǎn)，地面開挖位置平行錯(cuò)開布置，井筒斷面均采用半園拱形式。

礦井工程地質(zhì)條件較差，礦井屬低瓦斯礦井，無地?zé)嵛：?，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層較易～易自燃。主采煤層為白堊系巴彥花組3-3煤，為2類褐煤。區(qū)內(nèi)以軟弱巖石為主，巖石的自然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度<10MPa，僅極少數(shù)點(diǎn)的粉砂巖、細(xì)砂巖自然狀態(tài)下的單軸抗壓強(qiáng)度>30MPa，為半堅(jiān)硬巖石。本礦區(qū)煤層頂?shù)装鍘r性比較復(fù)雜，成巖程度低、結(jié)膠程度差，巖石抗壓強(qiáng)度除個(gè)別特殊點(diǎn)外，均為小于30MPa的軟弱巖類，一般小于10MPa。巖石的結(jié)構(gòu)呈層狀，層理發(fā)育，在采掘過程中受落煤的振動(dòng)影響，極易發(fā)生冒落。煤層最大抗壓強(qiáng)度20.1MPa，最小2.9MPa，平均8.77 MPa，屬軟煤～中硬煤；頂、底板白堊系沉積巖最大抗壓強(qiáng)度51.8MPa，最小 0.10MPa，平均12.05MPa，為軟弱巖類。

從井筒施工揭露的實(shí)際情況看：該區(qū)巖石松軟易碎，強(qiáng)度低。巖石強(qiáng)度低于煤層，煤層強(qiáng)度在井筒落底處約3～4MPa，巖石膨脹率在10%以下，一般5%左右，屬于弱膨脹性軟巖礦井。

該礦井主要充水含水層以孔隙含水為主，裂隙含水次之。礦井南區(qū)正常涌水量為135 m3/h，最大涌水量為235 m3/h，北區(qū)正常涌水量為490 m3/h，最大涌水量為577 m3/h,但受季節(jié)影響較大。

2 井筒施工工藝及支護(hù)方式

2.1 施工工藝

由于巖石松軟，普通鉆爆法無法施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，三個(gè)井筒明槽段采用挖掘機(jī)施工，進(jìn)入暗槽后副井筒采用綜掘施工車輛運(yùn)輸，主、風(fēng)井由于坡度大采用挖掘機(jī)施工箕斗提升，到底落平后采用綜掘法施工。主井綜掘機(jī)型號(hào)為EBZ-160型，副井、風(fēng)井綜掘機(jī)型號(hào)為EBZ-200型。

2.2 井筒支護(hù)方式

因該礦井巖石有成巖性差、松軟易碎、強(qiáng)度低、遇水易膨脹的特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐， 各井筒明槽段均采用鋼筋混凝土砌碹方式支護(hù)，拱頂支護(hù)厚度400mm， 墻厚500 mm，配雙層鋼筋，鋼筋規(guī)格為Ф18@300，巷道底板一次鋪底400 mm片石砂漿，二次鋪底400 mm厚混凝土。

井筒第三系黏土及白堊系基巖段施工時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)錨桿錨固力僅1t左右，無法使用。故一次支護(hù)采用網(wǎng)噴+鋼支架，二次支護(hù)采用網(wǎng)噴。鋼筋網(wǎng)為Ф6.5鋼筋網(wǎng)片，鋼支架為16號(hào)工字鋼，棚距500～700 mm；一次支護(hù)噴射混凝土厚度210mm;二次支護(hù)噴射混凝土厚度140mm。

2.3 明槽回填

明槽回填是產(chǎn)生巷道變形底鼓的另一誘因。從現(xiàn)場(chǎng)施工效果看：明槽回填后，三條井筒都不同程度地產(chǎn)生了底板開裂、底鼓變形等現(xiàn)象?；靥钯|(zhì)量好壞，不但影響了井下滲水量大小，也影響了巷道變形的發(fā)生。因此，明槽回填應(yīng)引起高度重視。

2.4 施工要點(diǎn)及教訓(xùn)

拱架加工時(shí)，要比設(shè)計(jì)適當(dāng)放大，預(yù)留100mm左右，避免施工誤差造成巷道凈斷面尺寸不足。

拱架安裝時(shí)， 棚腿一定要落在實(shí)處，必要時(shí)可墊砼預(yù)制塊或料石；拱架之間用聯(lián)接桿固定牢固，形成整體，確保整體受力良好。

掘進(jìn)時(shí)，不能一次掘到設(shè)計(jì)底面標(biāo)高，應(yīng)預(yù)留400～600mm保護(hù)層，防止綜掘機(jī)來回走動(dòng)碾壓、拉槽，造成超挖，防止棚腿失穩(wěn)變形，危及巷道安全。

鋪底一般滯后工作面30m左右，如巷道有水鋪底滯后距離應(yīng)小于20m。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1)在松軟巖層中施工巷道,水的處理尤為重要，它是引起巷道底鼓、變形的主要誘因之一，對(duì)巷道的安全穩(wěn)定極為關(guān)鍵。

2)該地區(qū)井筒涌水量主要受雨季影響較大。明槽段施工時(shí)，必須避開雨季,在雨季來臨之前進(jìn)入暗槽施工。本區(qū)雨季集中在6、7、8月三個(gè)月。

3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在井筒巖石段，錨桿錨固力僅1t左右，因此錨桿支護(hù)不可行。同時(shí)，由于巖石過于松軟易碎，采用網(wǎng)噴+鋼支架進(jìn)行支護(hù)較為適宜。

4)明槽回填是產(chǎn)生巷道變形底鼓的另一誘因，回填質(zhì)量好壞影響了井下滲水量大小，也影響了巷道變形的發(fā)生。

5)該礦區(qū)煤層強(qiáng)度大于巖石，因此井下主要巷道必須布置在厚煤層中，并適當(dāng)留設(shè)0.5～1.0m以上的底煤。

6)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)：在該類軟巖施工井巷必須下底梁，片石砂漿鋪底在該礦不適用，必須用混凝土鋪底，厚度不小于400 mm。因反底拱施工耗時(shí)長(zhǎng)，巷道空頂時(shí)間久，迎頭易冒落，兩幫壓縮變形嚴(yán)重，因此在該礦井不宜采用反底拱處理底板。