穿過(guò)松軟回填土層暗槽施工工藝及實(shí)效

文/高瑞芳

穿過(guò)松軟回填土層暗槽施工工藝及實(shí)效

文/高瑞芳

山不拉煤礦位于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗納日松鎮(zhèn)境內(nèi)，是中煤第一建設(shè)有限公司轉(zhuǎn)型發(fā)展自主收購(gòu)的第一座煤礦。山不拉煤礦為整合礦井，由原山不拉煤礦、高家梁煤礦、焦粉廠煤礦及擴(kuò)區(qū)組成，整合后新井田面積為6.357km2，可采儲(chǔ)量32.55mt，原生產(chǎn)規(guī)模為60萬(wàn)噸。因煤層賦存較薄，為避免出現(xiàn)割底現(xiàn)象，山不拉煤礦積極采用煤矸分流措施，從生產(chǎn)源頭減少矸石割除量，以提高原煤煤質(zhì)。故此，礦井技術(shù)改造期間，決定新增一條矸石斜井，坡度為12°。由于矸石斜井開(kāi)口地段均為回填土，如全部采用明槽施工，工程量較大。山不拉煤礦黨政領(lǐng)導(dǎo)班子最終決定采用明槽和暗槽兩部分進(jìn)行施工。本文就山不拉煤礦矸石斜井暗槽施工工藝及應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

一、暗槽施工方法

當(dāng)明槽開(kāi)挖到設(shè)計(jì)位置后，進(jìn)入暗槽施工地段。由于明、暗槽地段均為回填土，周圍均是松軟浮土，暗槽施工時(shí)四周浮土向中心坍塌，無(wú)法施工。因此,由迎頭向后5m架設(shè)U29鋼棚，棚間距500mm。

為防止U型棚下沉，明槽架設(shè)支架前，應(yīng)根據(jù)中腰線，在位于架設(shè)U型棚棚腿下部墻基基底將浮土進(jìn)行初步清理，然后兩側(cè)用片石堆砌墊實(shí)墻基，找平后沿井筒方向鋪設(shè)長(zhǎng)度為5m的14#槽鋼。當(dāng)調(diào)整好U型棚的技術(shù)參數(shù)后，將棚腿與槽鋼之間焊接牢固。U型棚安裝時(shí)，須與墊底槽鋼焊牢，第一架U型棚兩側(cè)用4根地錨固定，U型棚迎山；第二架U型棚架設(shè)完成后，及時(shí)與第一架U型棚采用C型鋼全斷面密背焊牢。后續(xù)U型棚均按本方案架設(shè)，直至5mU型棚架設(shè)完畢。確定鋼棚架設(shè)牢固后，再進(jìn)行明槽與暗槽過(guò)渡段的施工，最后在已架設(shè)好的U型棚掩護(hù)下進(jìn)行暗槽段施工。施工方法如下：

1.根據(jù)中腰線，畫(huà)好巷道輪廓。在巷道底部預(yù)留長(zhǎng)3m×寬2m×高2m土堆作為操作平臺(tái)，并防止迎頭片幫。

2.在迎頭根據(jù)設(shè)計(jì)施工超前撞楔 （撞楔材質(zhì)為1.5寸鋼管，長(zhǎng)度為2m，1.5寸無(wú)縫鋼管前端削尖長(zhǎng)度不小于200mm），超前管棚的開(kāi)孔位置緊貼上一架U型棚外口，拱部管棚傾角-5°，幫部沿巷道方向外擴(kuò)張3°施工。管棚間距為200 mm，全斷面敷設(shè)。施工期間，一人握著撞楔前端，一人手持大板放在撞楔未端，另一人負(fù)責(zé)用大錘將撞楔砸入土層中，撞楔外露長(zhǎng)度不超過(guò)200mm。如土層變硬人工無(wú)法鉆進(jìn)撞楔眼孔時(shí)，采用風(fēng)煤鉆配合42mm羊角鉆頭，麻花鉆桿長(zhǎng)度2 m，每鉆好1個(gè)眼孔，及時(shí)將撞楔插入孔內(nèi)，撞楔外露長(zhǎng)度不超過(guò)200mm。

3.巷道掘進(jìn)采用“導(dǎo)硐法”挖土。先由人工掏出上部拱梁位置，上好拱梁，再開(kāi)挖兩側(cè)棚腿及柱窩空間，并安裝棚腿。U型棚棚腿下部用14#×400mm長(zhǎng)槽鋼穿鞋，鞋底堆砌片石墊砌密實(shí)，底拱滯后迎頭3m施工安裝。每架棚鞋與棚鞋之間用電焊焊接，形成整體。隨著迎頭施工往前推進(jìn)，挖一棚架一棚，直至巷道全部進(jìn)入堅(jiān)硬土層。

二、巷道支護(hù)

1.巷道支護(hù)形式

架設(shè)U型棚棚梁時(shí)，采用2道前探梁，前探梁材質(zhì)為11#礦用工字鋼，長(zhǎng)度為4m，自制吊環(huán)，每根前探梁設(shè)3個(gè)吊環(huán)，吊環(huán)與前探梁之間使用木剎剎緊，從而使棚梁搭在前探梁上方，并將其固定。

棚梁與棚腿之間，需用連接卡子擰緊,扭矩不得小于200N.m；短掘短支，掘夠一架棚距時(shí)，及時(shí)架設(shè)U型棚，暗槽段金屬棚間距400mm，棚與棚之間采用連接拉桿固定，全斷面敷設(shè)400mm×140mm× 3mmC型鋼，C型鋼凹槽向下，焊接牢固。

2.巷道加強(qiáng)支護(hù)

當(dāng)進(jìn)入暗槽段 61.7m后，將從回填土段進(jìn)入第四系表土層實(shí)土段。但由于是過(guò)渡階段，本暗槽段U型棚存在不同程度的下沉，最大下沉量達(dá) 250mm（迎頭退后11～16m），其余下沉處下沉量為30～100mm。因此必須進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

（1）停止掘進(jìn)，底拱至鋪底下口采用毛石回填，反底拱以下松軟土層，開(kāi)挖后先運(yùn)出浮土，初步夯實(shí)后，換填片石并用砂漿進(jìn)行密實(shí)充填，以反底拱最凹處平面為準(zhǔn)，底板范圍內(nèi)全部置換為砂漿片石。

（2）將埋設(shè)的底梁與棚腿焊接一體。兩反底拱之間使用14#槽鋼連板焊。墻基處則是將棚腿下浮土掏空，充填砂漿片石。鋼梁底座鋪設(shè)在300*400砂漿片石上方。

（3）整個(gè)暗槽段采用素砼進(jìn)行鋪底，全斷面噴漿。噴漿時(shí)，在U型棚內(nèi)全斷面掛網(wǎng)。網(wǎng)片采用￠6.5mm的盤(pán)圓點(diǎn)焊而成，網(wǎng)孔規(guī)格為 80×80mm。網(wǎng)片壓茬不少于100mm。網(wǎng)片與U型棚采用14#鐵絲綁扎牢固。砼強(qiáng)度不小于C20，厚度150mm，與U型棚噴平。

（4）明槽、暗槽40米段（各20米），采用11#礦用工字鋼進(jìn)行再加固。暗槽上部成巷地段進(jìn)行底板硬化，厚度300mm，強(qiáng)度C30.

（5）停頭期間，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)暗槽頂板下沉及棚梁變形量的觀測(cè)工作，如變形過(guò)大，要及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案。暗槽段對(duì)應(yīng)上部地段加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁車輛通行，并作好相關(guān)的警示標(biāo)識(shí)。

三、施工期間安全注意事項(xiàng)

1.每架設(shè)好一架U型棚后，需及時(shí)施工超前撞楔，嚴(yán)禁超距離掘進(jìn)，超過(guò)撞楔的有效范圍。每次施工撞楔時(shí)，必須先將迎面即將脫落的土層，利用撬棍鑿掉，并在已架設(shè)好后棚子掩護(hù)下進(jìn)行。施工期間，1人操作，1人監(jiān)護(hù)，最大空頂距不超過(guò)300mm。當(dāng)撞楔進(jìn)入土層300mm后，扶撞楔前端人員必須向后撤到安全地點(diǎn)，防止撞楔進(jìn)入土層過(guò)程中，導(dǎo)致撞楔周邊的土層片落傷人。

2.巷道開(kāi)拓，采用風(fēng)鎬并根據(jù)土層穩(wěn)定的實(shí)際情況進(jìn)行掘進(jìn)。若土層穩(wěn)定性較差，應(yīng)小斷面掘進(jìn)，做好臨時(shí)支護(hù)后，逐步擴(kuò)大直到設(shè)計(jì)斷面，及時(shí)進(jìn)行架棚支護(hù)。

3.組裝U型棚時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求組裝，卡蘭螺栓預(yù)緊力必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防止卡蘭螺栓下滑砸人。

四、結(jié)論

山不拉煤礦矸石斜井暗槽段施工，穿過(guò)松軟回填土層，支護(hù)難度大，危險(xiǎn)系數(shù)較高。為此，山不拉煤礦技術(shù)人員采用超前撞楔、U型棚支護(hù)、片石置換底板浮土并密填砂漿、兩反底拱之間使用14#槽鋼連板焊等方式，穿越回填土地段。該施工方案設(shè)計(jì)合理，支護(hù)到位，措施得力，最終安全、順利通過(guò)了回填土地段，為礦井今后施工類似土層地段，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（作者單位：中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦）

（責(zé)任編輯：周瓊）