梗陽(yáng)煤礦運(yùn)輸暗斜井奧灰系巖溶洞施工方法

摘 要：山西沁源梗陽(yáng)煤礦運(yùn)輸暗斜井在進(jìn)入斜巷110米處，已揭露奧灰?guī)r溶洞，巷道全斷面已經(jīng)都為溶洞沉積物——黃色粘土，，同時(shí)有少量涌水，大約2方左右，掘進(jìn)過(guò)程中冒頂、偏幫現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)使用錨、網(wǎng)、錨索梁、噴、U25型棚、水泥背板、噴漿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，順利通過(guò)。

關(guān)鍵詞：斜井；冒頂；施工；安全

1 施工概況

運(yùn)輸暗斜井設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：377.364m（平距），407m（斜距），巷道坡度為-22°，S掘進(jìn)=20.4m2 、 S凈= 17.31m2，巷道與2012年7月上旬開(kāi)工，其位于井田中部首采區(qū)，受斷層和其它構(gòu)造的影響，巖（煤）層傾角8-23°，平均傾角<15°。根據(jù)地質(zhì)精查勘探資料，井田總體為走向北西，波狀起伏的褶皺構(gòu)造與斷層構(gòu)造發(fā)育。王和南斷層以北為走向NW的單斜構(gòu)造，斷層以南為軸向NE-SW的寬緩背斜構(gòu)造，地層傾角8-23°，平均傾角<15°，王和南斷層從井田中南部沿北東向通過(guò)。根據(jù)首地質(zhì)精查勘探資料，運(yùn)輸暗斜井預(yù)計(jì)揭露F2、F5、F6、F7、王和南斷層構(gòu)造5條，斷層的準(zhǔn)確位置及走向、落差、導(dǎo)水性及破碎帶寬度有待進(jìn)一步的探查。由于斷層落差在0-350m之間，斷層附近落差小于5m附生斷層發(fā)育，對(duì)巷道的施工有較大的影響，水文地質(zhì)類(lèi)型為裂隙巖溶類(lèi)簡(jiǎn)單礦床，影響掘進(jìn)的含水水源主要為3煤頂?shù)装迳皫r水、石灰?guī)r水。巷道斷面為直墻半圓拱形，臨時(shí)支護(hù)采用3根DWB-30/100系列輕型單體液壓支柱作為臨時(shí)支護(hù)，永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)形式，在2012年10月巷道進(jìn)入到110米處，揭露一奧灰?guī)r溶洞，全段面均為巖溶洞沉積物——黃色泥土，掘進(jìn)過(guò)程中冒頂、偏幫現(xiàn)象嚴(yán)重。

在施工的過(guò)程中，黃色泥土比較軟弱使施工質(zhì)量得不到有效的保證（原設(shè)計(jì)在該情況下不能滿(mǎn)足施工質(zhì)量），對(duì)施工安全也構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2 原設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)方案對(duì)工程質(zhì)量的威脅

2.1 原設(shè)計(jì)支護(hù)方案為永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)形式，噴砼厚度為150mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。附原設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖1。

2.2 該支護(hù)方案根本不能滿(mǎn)足施工需求，主要有如下幾點(diǎn)：a、由于巷道在松散泥土中掘進(jìn)，且有少量涌水，掘進(jìn)后泥土不間斷地脫落，對(duì)施工質(zhì)量有嚴(yán)重的威脅。b、錨、網(wǎng)、索、噴支護(hù)，頂板難以控制，特別容易造成高冒現(xiàn)象。在實(shí)際施工過(guò)程中曾有冒落高度超過(guò)3m的情況發(fā)生。c、冒落后即使采用木垛接頂?shù)姆绞?，也不能避免泥土滑落，需要不斷地清理泥土，根本無(wú)法施工。d、底板仍為泥土的情況下，該設(shè)計(jì)基礎(chǔ)太小，由于頂板壓力會(huì)造成偏幫。e、若勉強(qiáng)施工好后，將出現(xiàn)巷道局部開(kāi)裂和漏水現(xiàn)象。

2.3 綜上所述，這種設(shè)計(jì)方案只適合在較穩(wěn)定的巖層中使用。

3 建議使用的支護(hù)方案

3.1 建議支護(hù)方案：錨、網(wǎng)、錨索梁、噴漿支護(hù)、U25型棚、水泥背板、噴漿密封U25型棚聯(lián)合支護(hù)。

其中：a、先按原設(shè)計(jì)進(jìn)行錨、網(wǎng)、索、噴支護(hù)，噴砼厚度為100mm，然后進(jìn)行U25型棚支護(hù)，U25型棚半徑規(guī)格比巷道設(shè)計(jì)大100mm，支護(hù)間距為500mm，高冒處采用密集棚支護(hù)；b、水泥背板規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×厚=1200mm×120mm×50mm，全斷面密排，如背板在拱梁上及棚腿后滑動(dòng)，可采取12#鐵絲綁扎在拱梁和棚腿上，并且肩窩和墻體后用撐木頂牢；c、在U型棚架設(shè)完、水泥背板背嚴(yán)實(shí)后，把金屬棚進(jìn)行噴漿密封， 噴砼厚度為100mm。d、在金屬棚棚腿下放，挖出一個(gè)深600mm、長(zhǎng)500mm、寬400mm的坑，進(jìn)行澆筑作為金屬棚的棚腿基礎(chǔ)。附斷面支護(hù)圖2。

3.2 該支護(hù)方案針對(duì)原支護(hù)方案有如下幾處改進(jìn)

a、U型棚加半徑加大100mm，外側(cè)采用背板密排，起到臨時(shí)支護(hù)作用，能有效控制冒頂。b、外側(cè)增加噴射混凝土100mm，因?yàn)樵摱蔚貕狠^大，該措施增強(qiáng)了整體支護(hù)強(qiáng)度。c、增加了錨索梁支護(hù)，增強(qiáng)了支護(hù)面積。d、增加了基礎(chǔ)，該措施有效防止了架棚后沉陷。e、棚間距為500mm，采取密集棚，在軟弱巖石施工中起到了良好的支護(hù)作用。

4 為有效控制頂板冒落采取的施工方法

4.1 為了有效地控制高冒區(qū)頂板冒落，采取了管棚超前支護(hù)法。

具體施工方法如下：在高冒區(qū)起點(diǎn)上方2m處，開(kāi)始施工超前管棚。采用鉆機(jī)鉆設(shè)眼孔，采用Φ60mm鉆頭開(kāi)孔鉆眼，鉆孔深度為3m。鉆完眼后，直接安注Φ57mm鋼管，鋼管長(zhǎng)度為3m，鋼管間距≤200mm（含水豐富段，鋼管間距≤50mm）。為保證管棚的支護(hù)效果，其中1～6號(hào)鋼管垂直角度為1～2°，外扎水平角度為2～3°；7～14號(hào)鋼管垂直角度為4～8°，外扎水平角度為1～2°；15～40號(hào)鋼管垂直角度為8～10°，無(wú)外扎角。附管棚支護(hù)示意圖及鋼管角度安裝示意圖，見(jiàn)圖3。

4.2 當(dāng)管棚施工完后，立即進(jìn)行巷道的掘砌工作，其中每掘夠500mm，就架設(shè)U25型棚，為保證施工安全，掘砌段長(zhǎng)不超過(guò)1m；當(dāng)冒落嚴(yán)重時(shí)，可縮短掘砌段長(zhǎng)為0.5m。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)進(jìn)行山西沁源梗陽(yáng)煤礦的支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，目前施工隊(duì)組已順利通過(guò)高冒區(qū)。通過(guò)此項(xiàng)方案的成功實(shí)施，為類(lèi)似的巖石松軟、基礎(chǔ)不穩(wěn)定工程施工積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，有一定的借鑒意義。

作者簡(jiǎn)介：崔可存， 男，1972年11月生，2005畢業(yè)于河北工程大學(xué)礦建專(zhuān)業(yè)，助理工程師，畢業(yè)后一直從事現(xiàn)場(chǎng)工作，工作于河北邯鄲中煤三十一處，現(xiàn)在山西梗陽(yáng)項(xiàng)目部任技術(shù)員。