復(fù)雜條件下的特殊巷道施工新工藝

姚仲寶

（準格爾旗云飛礦業(yè)有限責(zé)任公司串草圪旦煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010308）

復(fù)雜條件下的特殊巷道施工新工藝

姚仲寶

（準格爾旗云飛礦業(yè)有限責(zé)任公司串草圪旦煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010308）

在煤礦生產(chǎn)中，安全責(zé)任重于一切。技術(shù)人員確定工程施工方案時，往往選擇傳統(tǒng)的安全可靠的施工工藝，很少創(chuàng)新既安全可靠又經(jīng)濟高效的施工方法，尤其是一些條件復(fù)雜、永久服務(wù)的特殊巷道。在內(nèi)蒙古開灤投資公司云飛礦業(yè)有限責(zé)任公司，施工礦井中央水倉時，打破傳統(tǒng)支護觀念，采用了新的施工工藝，取得了很好的效果。

復(fù)雜條件；特殊巷道；施工

0 引言

內(nèi)蒙古開灤投資公司云飛礦業(yè)有限責(zé)任公司是一個技改礦井。前身是個小型的煤礦，雖然有中央水倉，但是隨著礦井的技改延伸，不僅中央水倉的位置不合理，而且從設(shè)計上存在缺陷。主、副水倉和吸水井之間沒有安設(shè)水閘門，不能實現(xiàn)主、副水倉的隔離倒倉，水倉的淸於工作無法進行，也不符合設(shè)計規(guī)范要求。

1 簡單概況

1.1 礦井概況

云飛礦業(yè)有限責(zé)任公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東勝市準格爾旗薛家灣鎮(zhèn)東南面43km處，行政隸屬于準格爾旗魏家峁鄉(xiāng)管轄。隔黃河與山西省河曲、偏關(guān)兩縣相望。開灤（集團）對其控股進駐礦井進行管理后，按照安全高效礦井的建設(shè)及管理模式，依靠科技進步，將其改造成為一座安全、高效、環(huán)保的大型現(xiàn)代化礦井。礦井改擴建后生產(chǎn)能力為3.0Mt/a。

1.2 礦井地形地貌

本區(qū)位于鄂爾多斯高原東南部，區(qū)內(nèi)地形總體趨勢是西北高，東南低，本區(qū)為典型侵蝕性黃土高原地貌，地形起伏較大，溝谷縱橫，溝深壁陡，植被稀少。鄰近的最大地表水系黃河流經(jīng)本區(qū)東緣，從高崖頭西折經(jīng)榆樹灣、馬柵向西而去。區(qū)內(nèi)最大溝谷為罐子溝、磁窯溝，其它主要溝谷還有碓臼溝、三道溝、二道溝等。這些溝谷除罐子溝有常年溪流外，其它溝谷旱季一般干涸無水，雨季可形成短暫洪流。

1.3 井田地層及地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)域地層是準格爾煤田晚古生代聚煤盆地，煤系為石炭～二迭系，為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，屬于構(gòu)造簡單地區(qū)。準格爾煤田位于華北地臺鄂爾多斯臺向斜東緣，山西斷隆之西緣?？傮w構(gòu)造為一走向近南北，傾向西，傾角10°以下，具有波狀起伏的單斜構(gòu)造。

1.4 水文地質(zhì)條件

（1）井田內(nèi)小溝谷發(fā)育，井田西部的罐子溝內(nèi)常年有溪流，旱季流量小，雨季流量大。其上游流量24.6L/s，下游流量58.0L/s。，在溝谷內(nèi)有泉水出露，流量一般在0.102L/s～0.325L/s之間，流量最大為5.0L/s，出水層位為6號煤層頂板砂巖。

（2）本區(qū)地下水受氣候動態(tài)變化較小?；鶐r承壓水的水位與水量基本不受氣候影響，松散層潛水的水位與水量隨著季節(jié)有一定變化，雨季水位上升，水量增加；旱季水位下降，水量減少。區(qū)內(nèi)地表水受氣候動態(tài)變化較大，雨季流量增大，旱季無水。

（3）本區(qū)松散層全區(qū)發(fā)育，分布廣、厚度大，所以潛水主要接受大氣降水的垂直滲入補給。碎屑巖類承壓水主要接受地下逕流補給，上部潛水的下滲補給。在基巖出露處，直接接受大氣降水的補給。深部石灰?guī)r與黃河水形成互補關(guān)系。同時，石灰?guī)r承壓水還可通過裂隙對煤系地層的含水層進行地下水補給。礦井正常涌水量為100m3/h，最大涌水量為120m3/h。

1.5 礦井開拓方式

原有礦井采用斜井單水平開拓方式，在礦井工業(yè)場內(nèi)布置主、副斜井和回風(fēng)斜井三個井筒。由于礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)形成，現(xiàn)有井筒能夠滿足改擴建后使用要求，因此，礦井改擴建后開拓方式不變，仍利用現(xiàn)有井筒。

2 原有中央水倉（圖1）

圖1

礦井現(xiàn)有服務(wù)水倉在傾斜方向位于礦井的中游。生產(chǎn)區(qū)域位于礦井的下部，所有生產(chǎn)區(qū)域的涌出水量全部依靠水泵和排水管路泵排入水倉。原有水倉從設(shè)計上存在缺陷，主、副水倉只能同時使用，不能實現(xiàn)一個水倉使用一個水倉淸於。等到整個水倉完全於滿后只能靠水泵連水帶淤泥混合泵出，水泵損壞頻繁，維修和更換非常麻煩，有可能出現(xiàn)全部水泵損壞礦井無法泵水，釀成重大事故。

3 新中央水倉的設(shè)計與施工

3.1 新中央水倉設(shè)計（圖2）

圖2

礦井新的中央水倉由邯鄲設(shè)計院初設(shè)，經(jīng)過云飛礦業(yè)公司相關(guān)技術(shù)人員審核修改后定稿。新的水倉考慮為整個礦井長期服務(wù)為出發(fā)點，位置選擇礦井的最底部，所有區(qū)域的涌水都可以經(jīng)過短途管路泵排直接或經(jīng)過泄水鉆孔流入水倉。

3.2 中央水倉的地質(zhì)條件

為考慮中央水倉便于施工，選擇在六煤及其底板中布置。該區(qū)域位于雙棗溝向斜軸部附近，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受雙棗溝向斜的影響，褶曲發(fā)育，巖層產(chǎn)狀變化大，節(jié)理發(fā)育、破碎，穩(wěn)固性較差，受力易抽冒，六煤底板巖性主要為蜂窩狀中砂巖。

3.3 中央水倉的傳統(tǒng)施工

中央水倉臨時支護采用錨桿支護，然后進行澆注300mm厚C25混凝土拱碹的方法進行加強支護和防滲漏處理。這種施工方法是最牢固、最永久的是支護方式。不過，按這種方法施工的成本很大，施工進度很慢，滿足不了解決礦井眼前急需投入使用的問題。

3.4 中央水倉新的施工方法

（1）中央水倉的掘進斷面是4.1m×2.8m的直墻半圓拱。初期的支護和傳統(tǒng)的施工方方法一致，采用錨網(wǎng)支護。頂錨桿選用2.2米的Φ20mm左旋等強螺紋鋼錨桿配合150mm×150mm×8mm的預(yù)應(yīng)力托盤，頂錨桿的間排距800mm×800mm；幫錨桿選用2.0m的Φ18mm右旋等強錨桿配合120mm×120mm×8mm的預(yù)應(yīng)力托盤，錨桿間排距800mm×800mm；全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。在巷道頂部布置兩趟錨索，選用10.3m的Φ15.24mm的錨索配合不小于300mm×300mm×10mm的金屬托盤使用，錨索間排距1600mm×2400mm。

（2）水倉掘進工作完成后對其進行噴漿，強度達到C25，厚度150mm。養(yǎng)護效果達到后，再進行第二次錨網(wǎng)支護，支護參數(shù)和技術(shù)要求與初次支護一致，第二次錨網(wǎng)支護完成后第二次進行噴漿，厚度150mm，使其噴漿總厚度達到300mm。最后，底板用混凝土硬化，強度C20，厚度200mm。

4 效果比較

（1）支護效果。傳統(tǒng)支護施工方法中澆筑混凝土拱形碹雖然支護強度大，但局限于井下的施工條件，依靠人工輸料，拱形混凝土碹和錨網(wǎng)支護之間不可能封實，是一種被動支護，初期對巷道圍巖的支護僅依靠錨網(wǎng)支護。而采取的新工藝的兩層錨網(wǎng)支護，都是主動支護，而且兩層錨網(wǎng)和噴射的混凝土合成一體形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，支護強度大大加強。

（2）傳統(tǒng)施工方法工藝復(fù)雜，用工多，成本很高；而新的施工工藝簡單，易操作，施工進度快捷。不僅支護效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，而且能夠滿足盡快投入使用的需要。

姚仲寶（1971—），男，河北唐山人。1993年畢業(yè)于阜新礦業(yè)學(xué)院采礦工程專業(yè)，高級工程師，從事采礦技術(shù)與管理工作。