軟巖大斷面防爆絞車硐室的支護(hù)及快速施工方法

摘要：山西沁源梗陽煤業(yè)軌道暗斜井防爆絞車硐室在泥巖中掘進(jìn)，且上部為煤層，施工中有少量淋水，硐室斷面大，采用導(dǎo)硐、二次挑頂刷大施工方法掘進(jìn)，采用錨網(wǎng)索噴、鋼筋混凝土澆筑聯(lián)合支護(hù)，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：軟巖；大斷面；防爆絞車硐室；支護(hù)措施；快速施工方法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD264 文章編號：1009-2374（2016）29-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.064

1 工程概況

1.1 工程地理位置與布置

梗陽煤業(yè)防爆絞車硐室是梗陽煤業(yè)井巷二期主要工程，它擔(dān)負(fù)梗陽煤業(yè)二、三期巷道掘進(jìn)及3#、6#、10#煤層開采輔助運(yùn)輸提升任務(wù)，該絞車硐室采用JBK-3×2.2絞車提升，各采區(qū)投產(chǎn)輔助運(yùn)輸均有該絞車來完成，是目前梗陽煤業(yè)井下最大硐室。

該絞車硐室設(shè)計(jì)長度為14.10m，寬度為10.2m、高度為7.2m，荒斷面為62.4m2。

1.2 工程地質(zhì)條件

硐室在泥巖中掘進(jìn)，泥巖灰黑色，平坦?fàn)顢嗫?，含黃鐵礦、菱鐵礦結(jié)核，主要成分為泥質(zhì)及其他陸降碎屑物質(zhì)泥質(zhì)膠結(jié)，f=2～3，巖石松軟、破碎、膨脹且壓力大，上部為煤層，煤層厚度約1m，根據(jù)勘探資料及已經(jīng)施工的軌道大巷貫通巷（與絞車硐室同標(biāo)高）施工資料分析，頂板砂巖水有可能通過節(jié)理、裂隙等導(dǎo)入掘進(jìn)硐室內(nèi)。

2 設(shè)計(jì)支護(hù)方案及支護(hù)參數(shù)

2.1 錨桿

采用Φ20×2000mm左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋錨桿，間排距為800mm×800mm，每根錨桿配用1支K2335與1支Z2360樹脂藥卷，錨桿托盤規(guī)格：150mm×150mm×10mm的鋼托板。

2.2 金屬網(wǎng)

全斷面鋪設(shè)1000mm×2000mm×100mm（網(wǎng)格）鋼筋網(wǎng)（采用Φ6mm的Q235鋼筋加工而成），網(wǎng)與網(wǎng)采用搭接方式，搭接長度為100mm，并用14#鐵絲雙股綁扎，綁扎間距不大于200mm。

2.3 錨索

采用Φ15.24mm、長6300mm的鋼絞線（一排七根），每根錨索配用1支K2335與2支Z2360樹脂藥卷，錨索托板采用250mm×250mm×15mm的鋼托板，錨索間排距為1600mm×1600mm。

2.4 噴射混凝土

混凝土強(qiáng)度C25，噴厚為100mm，速凝劑摻量為水泥用量的2.5%～4%。在普通硅酸鹽水泥使用時(shí)，需選用標(biāo)號不低于P.O42.5，選擇純凈的中粗河沙，要求碎石為粒徑5～10mm的石子。

2.5 鋼筋混凝土（雙層）

2.5.1 鋼筋：縱筋為Φ14mm螺紋鋼，@300mm，鋼筋搭接長度490mm。環(huán)筋為Φ16mm螺紋鋼，@300mm，鋼筋搭接長度560mm。鋼筋搭接、縱筋與環(huán)筋交點(diǎn)處均用22#鐵絲綁扎，且每隔600mm用一根Φ8mm盤圓箍筋將內(nèi)外兩層鋼筋聯(lián)成整體，內(nèi)外層鋼筋間距為300mm，兩層鋼筋保護(hù)層50mm。

2.5.2 混凝土強(qiáng)度C30，支護(hù)厚度為400mm，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，中粗河砂，粒徑為10～20mm石灰?guī)r碎石子。

3 施工方案

在工程施工時(shí)，施工方案同樣極其重要，它關(guān)乎工程的施工安全進(jìn)程，質(zhì)量檢測以及進(jìn)度等。一旦施工前期工作準(zhǔn)備就緒，施工硐室，首先按2-2斷面施工配電硐室，掘進(jìn)32.7m后，變1-1斷面導(dǎo)硐施工通過絞車硐室3-3斷面與軌道大巷交叉點(diǎn)貫通，然后二次挑頂刷大施工3-3斷面絞車硐室，絞車硐室長度為14.10m，自然通風(fēng)系統(tǒng)便可形成，同時(shí)對于測量貫通成果準(zhǔn)確性起到了重要的作用，目的是達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。按照當(dāng)前的施工成熟度來看，同時(shí)結(jié)合其他的硐室方案，更好地促進(jìn)施工支護(hù)的高效、安全，以高速的運(yùn)矸、較短的工期，獲得連續(xù)支護(hù)的效果。

4 施工方法

第一，采用導(dǎo)硐和二次挑頂刷大施工，一次導(dǎo)硐斷面1-1斷面：B掘=4.7m，H掘=3.65m，H墻=1.3m，S掘=14.83m2，二次挑頂刷大在一次導(dǎo)硐斷面的基礎(chǔ)上向上向較短一側(cè)端墻處挑頂刷大施工，然后進(jìn)行錨網(wǎng)索噴臨時(shí)支護(hù)，最后再向上進(jìn)行挑頂刷大至設(shè)計(jì)斷面，掘至設(shè)計(jì)斷面后反向回刷完設(shè)計(jì)工程量并按設(shè)計(jì)進(jìn)行永久支護(hù)。施工采用一掘一錨網(wǎng)，兩掘一噴，初噴厚度為30～50mm。工作面爆破前初噴距工作面不大于4m，夠錨桿錨索排距時(shí)，必須打設(shè)錨桿、錨索，錨網(wǎng)索支護(hù)緊跟迎頭，正常使用前探梁臨時(shí)支護(hù)，施工采用P-90B型耙裝機(jī)出矸，礦車運(yùn)輸。

第二，硐室挖掘完畢后，利用硐室中腰線標(biāo)定出兩墻位置及基礎(chǔ)尺寸，用風(fēng)鎬開挖到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，清除浮矸、排凈積水，進(jìn)行鋼筋混凝土支護(hù)：（1）鋼筋綁扎：按照內(nèi)外層鋼筋設(shè)計(jì)間排距用22號鐵絲綁牢，鋼筋搭接長度為35d。砼內(nèi)、外保護(hù)層分別為50mm；（2）墻模支設(shè)：綁扎鋼筋完成經(jīng)過相關(guān)的驗(yàn)收達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，開始支設(shè)模板。立柱采用150mm×150mm方木，間距為1.5m，用錨桿固定，每根立柱上、下各一根，方木鉆眼，穿錨桿上，以中心線找好距離后用50mm×50mm方木撐牢，擰緊錨桿螺栓，并橫向用50mm×50mm方木釘住，使各立柱之間平行，硐室端墻支模立柱用斜撐與錨矸固定，立柱支好后鋪設(shè)規(guī)格為300mm×1500mm的鋼模板；（3）碹胎支設(shè)：墻模拆除后，按間距1.5m支設(shè)腿子木，腿子木落在實(shí)底上，腿子木上架設(shè)150mm×150mm托骨梁，其上平高度高于起拱線30mm，然后在托骨梁上架設(shè)碹胎，每根碹胎下必須有一根腿子木，并與托骨梁用扒鋦扒牢固，用斜撐將腿子木固定；（4）砼澆筑：模板支好以后清理現(xiàn)場，鋪設(shè)灰盤。砼采用機(jī)械攪拌，輸送泵上料，對稱分層入模，分層厚度300mm，邊澆筑邊振導(dǎo)，以表面出現(xiàn)灰漿沒有氣泡為標(biāo)準(zhǔn)；（5）拆模及養(yǎng)護(hù)：墻部砼48小時(shí)后拆模，拱部砼不小于72小時(shí)后拆模，砼終凝后灑水養(yǎng)護(hù)，不少于7天。

5 施工技術(shù)

5.1 測量放線

導(dǎo)硐施工可確保區(qū)域測量成果的可靠性，并能精確給出絞車硐室中心線與軌道暗斜井中心線一致，所以在施工作業(yè)時(shí)，各方面需嚴(yán)格的控制，使用GTS-102N全站儀測量并及時(shí)進(jìn)行復(fù)測糾偏，減小誤差，使其可控。先進(jìn)的測量技術(shù)是絞車硐室施工的前提。

5.2 導(dǎo)硐掘進(jìn)

由于絞車斷面大，荒斷面達(dá)62.4m2，先采用1-1小斷面導(dǎo)硐和軌道大巷交岔點(diǎn)貫通，形成了通風(fēng)系統(tǒng)及兩頭都可出矸運(yùn)輸系統(tǒng)，加快了施工速度。

5.3 挑頂刷大施工

因本絞車硐室處在泥巖中，巖石破碎有裂隙，一次挑頂高度不宜太高，控制在2m以下，防止頂板冒落，一次挑頂后及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，確保了施工安全，二次挑頂在一次挑頂基礎(chǔ)上找到設(shè)計(jì)斷面頂板高度，反向回刷并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)。

5.4 支護(hù)控制

支護(hù)控制在支護(hù)操作中極為重要，一旦支護(hù)控制未取得良好的效果，便會造成一系列的事故，安全難以控制。

應(yīng)用軟巖支護(hù)理論——先柔后剛，先讓后抗，柔讓適度，強(qiáng)力支護(hù)進(jìn)行施工，即采用組合拱理論參數(shù)，先進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，并用錨索加強(qiáng)支護(hù)，再用鋼筋混凝土澆筑進(jìn)行二次支護(hù)。

5.4.1 一次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴加錨索支護(hù)，要求錨矸安裝掛網(wǎng)必須及時(shí)，錨桿抗拔力不小于75kN，同時(shí)注意爆破后的錨桿的緊固狀況。在硐室推進(jìn)中，圍巖破壞也會相應(yīng)的增加其范圍，這就需要初噴一層50～70mm混凝土，并增加錨索支護(hù)，且錨索預(yù)緊力不小于120kN，使圍巖早期得到控制。

5.4.2 根據(jù)軟巖支護(hù)理論，二次支護(hù)的順時(shí)建設(shè)也是需要考慮的重點(diǎn)，既需要釋放圍巖變形后的應(yīng)力，也要充分發(fā)揮支護(hù)作用，二次支護(hù)采用鋼筋混凝土澆筑支護(hù)，砼強(qiáng)度C30，二次支護(hù)后控制了圍巖應(yīng)力的釋放，使圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.5 施工管理

大斷面防爆絞車硐室施工實(shí)行監(jiān)理制，施工過程中施工、建設(shè)、監(jiān)理單位安排有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員擔(dān)任，施工單位技術(shù)人員現(xiàn)場跟班作業(yè)，對各道工序嚴(yán)格把關(guān)，做到上道工序不合格，不得進(jìn)入下一道工序施工，建設(shè)、監(jiān)理單位在工作中采取“巡視”“平行檢查”等手段對施工過程進(jìn)行監(jiān)督，對重點(diǎn)部位及特殊情況實(shí)行“旁站”形式監(jiān)督，確保了施工質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)施工中認(rèn)真做好隱蔽工程現(xiàn)場記錄，按規(guī)定預(yù)留砼試塊經(jīng)行強(qiáng)度試驗(yàn)。

6 結(jié)語

第一，梗陽煤業(yè)軌道暗斜井防爆絞車硐室是軟巖中的大型特殊硐室，不可反復(fù)翻修，所以要求施工時(shí)需時(shí)刻考慮軟巖的特性，采用剛?cè)峒鎮(zhèn)涞穆?lián)合支護(hù)技術(shù)，尤其是特殊機(jī)電硐室不可忽視。

第二，導(dǎo)硐挑頂施工法和聯(lián)合支護(hù)的方法可用于軟巖大斷面硐室施工和支護(hù)，采取二次支護(hù)后，圍巖變形快速趨于穩(wěn)定，能有效地控制圍巖變形。

第三，采用導(dǎo)硐施工法和聯(lián)合支護(hù)方法施工，施工質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，施工工期50天，比計(jì)劃提前10天，硐室現(xiàn)已運(yùn)營一年，并未發(fā)現(xiàn)混凝土剝落，有效地證明可聯(lián)合支護(hù)起到了關(guān)鍵性的作用，將錨網(wǎng)索主動(dòng)支護(hù)和鋼筋混凝土被動(dòng)支護(hù)相互結(jié)合，提升了后期硐室對壓力的承壓，并結(jié)合超前錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，為施工提供了安全的作業(yè)環(huán)境。

第四，絞車硐室施工工藝合理，在施工方法的選取上較為合理，保證了工程的安全性，為不穩(wěn)定巖層以及大斷面硐室的操作提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 亓榮強(qiáng)，張樹峰，張?zhí)靹?軟弱巖層大斷面絞車硐室快速施工技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2013，（4）.

[2] 王傳美，任曉東.液壓防爆提升絞車硐室施工與支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，（S1）.

作者簡介：許孝建（1979-），男，山東鄒城人，中煤第五建設(shè)有限公司第三十一工程處項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)理，工程師，研究方向：礦井建設(shè)、礦井管理等。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）