料石砌碹斜井井筒起底刷擴(kuò)施工技術(shù)

趙奎ZHAO Kui

（中煤第一建設(shè)有限公司第十工程處，邯鄲 056003）

1 工程概況

我處同安項(xiàng)目部施工的同安礦副斜井工程已施工完畢，副斜井井筒設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（斜長(zhǎng)）727.009m，包括外延段（4.928m）巷道坡度為-8°。原工程施工時(shí)，原井筒支護(hù)形式為料石砌碹，為增加該礦井生產(chǎn)（軌道運(yùn)輸）系統(tǒng)及生產(chǎn)能力，特進(jìn)行本次改造工作，改造內(nèi)容主要為原斜井幫部下擴(kuò)1500mm。

2 巷道布置及支護(hù)說明

2.1 巷道布置

本斜井井口坐標(biāo)：X=4228977.408，Y=19562148.14，H=1243.957，井筒方位角為86°。

2.2 巷道斷面設(shè)計(jì)

表1 副斜井井筒各斷面巷道參數(shù)

2.3 支護(hù)

2.3.1 臨時(shí)支護(hù)

因井筒擴(kuò)刷需對(duì)原本料石碹體墻體下方進(jìn)行刷擴(kuò)，采用11#礦用工字鋼作主梁，2 寸鋼管作連接，100×100mm 金屬網(wǎng)做棚體（2×1m/片），液壓支柱作為棚腿，加工整體臺(tái)棚作為移動(dòng)防護(hù)措施，臺(tái)棚每架2m 長(zhǎng)，遇碹體整體粘結(jié)性不好或有垮落風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，起底、刷大施工前必須先架設(shè)臺(tái)棚，施工人員始終在臺(tái)棚下方作業(yè)，所有作業(yè)人員嚴(yán)禁在臺(tái)棚外裸露處施工，即便出現(xiàn)塌落現(xiàn)象也可起到保護(hù)作用。

對(duì)于料石碹體沒有灌漿的區(qū)域，采用混凝土噴射作為一次支護(hù)，通過一次支護(hù)增加原井壁整體性，噴射厚度以不小于設(shè)計(jì)斷面為標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 永久支護(hù)

①表土層永久支護(hù)。表土段采用鋼筋混凝土支護(hù)，混凝土壁厚0.4m，基礎(chǔ)深度250mm。鋼筋外沿保護(hù)層為70mm，內(nèi)沿保護(hù)層厚度為50mm。鋼筋使用橫筋為直徑22mm 螺紋鋼，縱筋為直徑18mm 螺紋鋼，聯(lián)系筋為直徑6mm 圓鋼，混凝土強(qiáng)度為C30。鋪底厚度200mm，強(qiáng)度等級(jí)C15。

②基巖段永久支護(hù)。采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，混凝土壁厚100mm，強(qiáng)度為C20。錨桿使用直徑22×2400mm 螺紋鋼，每根錨桿使用一卷K2335 型和一卷Z2360 型樹脂錨固劑。托盤采用蝶形托盤，托盤型號(hào)為0.15×0.15×0.01m；間排距0.8×1.0m；使用菱形網(wǎng)，網(wǎng)孔0.05×0.05m，綁扎間距0.2m，使用16#綁絲綁扎，三花布置。

3 施工方法及施工工藝

3.1 施工方法

①副斜井施工為下山巷道，出于對(duì)原料石井壁作用力分析，為保證原料石井壁的穩(wěn)定以及施工過程中安全等施工因素影響，副斜井刷擴(kuò)采用由上而下，先施工中間部分，后兩幫邁步施工。

第一步刷擴(kuò)施工以井筒中心為準(zhǔn)向兩幫各開挖寬30×1×1.5m（長(zhǎng)×寬×深），兩幫各留0.6m 厚的保護(hù)層，表土段采用風(fēng)鎬施工，耙矸機(jī)（耙斗機(jī)利用幫錨及地錨牽引穩(wěn)固于巷道中央）進(jìn)行出渣，施工30m 后前移耙矸機(jī)，采用側(cè)卸式礦車配合耙矸機(jī)出矸，耙矸機(jī)施工作業(yè)時(shí)，耙矸機(jī)后刷幫與及混凝土支護(hù)平行作業(yè)，礦車運(yùn)行范圍內(nèi)嚴(yán)禁有人作業(yè)。刷幫及挖基礎(chǔ)時(shí)利用事先制作好的支退對(duì)原料石碹支撐，支腿每0.7m 布置一組，支腿柱帽采用10mm 厚鋼板加工制作，上部規(guī)格0.3×0.3m，下部規(guī)格0.35×30.35m，支腿使用兩根直徑50mm 鋼管采用焊接方式與鋼板連接。刷幫時(shí)首先挖夠放置支撐柱的尺寸，將支撐柱放穩(wěn)背實(shí)后繼續(xù)沿支腿向一側(cè)刷擴(kuò)，每刷擴(kuò)段長(zhǎng)0.7m 放置第二根支腿，挖至1400mm 位置時(shí)放置第三根支退（必要時(shí)在接茬處多加一根），每刷擴(kuò)施工段長(zhǎng)1.5m 向前邁步至下一施工地點(diǎn)（邁步距離為3m），每個(gè)基槽1.5m 長(zhǎng)。上述工序完成后的基槽進(jìn)行，鋼筋綁扎混凝土施工，以此施工方法逐次循環(huán)作業(yè)。

由于井筒內(nèi)原有排水管路銹蝕嚴(yán)重，為保障排水系統(tǒng)暢通，施工過程中拆除原有管路，架設(shè)永久排水管路配合軟管與未更換管路對(duì)接，施工至井筒底部時(shí)永久管路一并更換完成。

②躲避硐施工。根據(jù)副斜井設(shè)計(jì)每40m 有一個(gè)凈高2m，凈寬1.5m，凈深1.5m 的躲避硐，采用一次鋼棚支護(hù)+素混凝土澆筑進(jìn)行支護(hù)，混凝土澆筑厚度250mm。施工至躲避硐位置時(shí)，采取人工分層開挖料石，從下至上，施工300mm 深后先架設(shè)一架鋼棚，挖至設(shè)計(jì)尺寸后架設(shè)第二架鋼棚，鋼棚間距800mm，然后進(jìn)行立模澆筑。附圖：施工平面示意圖如圖1、斷面示意圖如圖2。

3.2 工藝流程

表土段采用風(fēng)鎬施工，人工風(fēng)鎬掘進(jìn)困難時(shí)采用放松動(dòng)炮，基巖段炮掘起底，采用人工配合風(fēng)鎬刷幫。

表土段工藝流程：刷擴(kuò)中間部分→返回施工段長(zhǎng)起點(diǎn)→刷擴(kuò)一幫→綁扎鋼筋→立模澆筑混凝土，邁步刷擴(kuò)另一幫支護(hù)→進(jìn)入下一循環(huán)。

基巖段工藝流程：打眼→放炮→出矸→風(fēng)鎬刷幫→打設(shè)錨桿→噴射混凝土→進(jìn)入下一循環(huán)。

4 支護(hù)工藝

4.1 支護(hù)材料

①錨桿采用規(guī)格為：Φ22×2400mm，錨桿外露長(zhǎng)度30-50mm；高強(qiáng)托盤，規(guī)格150×150×10mm。間排距：800mm×1000mm，菱形布置。

②金屬網(wǎng)為菱形網(wǎng)，網(wǎng)格0.05×0.05m，網(wǎng)片規(guī)格為1000×4000mm（菱形網(wǎng)是成圈的），鐵絲綁扎。

③噴射混凝土使用水泥為Po42.5 普通硅酸鹽水泥，砂為中粗河砂，碎石使用規(guī)格為粒徑5～10mm 骨料，速凝劑摻入量為水泥用量的4%-5%，人工在上料口處均勻加入速凝劑。拌料要按實(shí)驗(yàn)室給出的配合比報(bào)告進(jìn)行拌合。

④砼采用商品混凝土，礦車運(yùn)至井下使用。

4.2 施工工藝

4.2.1 表土段支護(hù)

鋼筋混凝土支護(hù)，每個(gè)墻體基礎(chǔ)坑長(zhǎng)1.5m，每個(gè)基礎(chǔ)坑需要混凝土0.9m3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定澆筑數(shù)量。澆筑施工如下：

4.2.1.1 鋼筋綁扎施工工藝

按照設(shè)計(jì)要求對(duì)已挖好的墻體基礎(chǔ)坑綁扎鋼筋，間排距300mm×300mm，聯(lián)系筋間排距600mm，綁扎完畢后進(jìn)行驗(yàn)收，合格后穩(wěn)模板，準(zhǔn)備砼澆筑?？蓪⒔壴玫匿摻钽^子制成300mm 長(zhǎng)，作為綁扎過程中的尺寸用，以隨時(shí)控制鋼筋綁扎之質(zhì)量。

4.2.1.2 穩(wěn)股腿模板

采用10#槽鋼制作整體模板，每塊長(zhǎng)1.5m。待底腳清理夯實(shí)后，便可穩(wěn)股腿，架設(shè)模板施工，根據(jù)中腰線架設(shè)股腿，股腿安設(shè)完后再加固股腿，確保無誤后上模板，要保證表面平整沒有縫隙。每次支模前人工將模板表面清理干凈，然后在模板表面刷油，對(duì)變形和損壞的模板進(jìn)行修整或更換，以防因模板而影響混凝土質(zhì)量。

4.2.1.3 澆筑砼施工

①準(zhǔn)備工作：使用商品砼，與商品砼站簽訂使用合同，提前24 小時(shí)報(bào)告澆筑使用量備料。計(jì)劃好用灰時(shí)間，提前通知商混站開機(jī)攪拌，商混車到達(dá)后，開始澆筑。

②澆注混凝土的工藝要求。

1）砼配合比：配合比由商混站配料進(jìn)行送檢，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)合格后方可使用。

2）砼使用專用車輛運(yùn)至井口，砼經(jīng)隨車卸料槽裝入V型礦車，由提升絞車送至施工地點(diǎn)，人工入模，作業(yè)時(shí)要分層振搗。砼模溫度不得低于規(guī)范要求。

③澆筑砼。

澆筑砼時(shí)，從下向上依次澆筑，砼入模后，用插入式風(fēng)動(dòng)振搗器振搗，每班指定專人負(fù)責(zé)振搗密實(shí)，每次澆注砼厚度不得超過300mm 為宜，振搗分布間距一般不得大于400mm，振動(dòng)時(shí)振動(dòng)棒不要碰到模板，不得有漏振和欠振現(xiàn)象，防止出現(xiàn)蜂窩、麻面。

為保證砼質(zhì)量，要嚴(yán)格控制混凝土配比和混凝土入模溫度，在砼料進(jìn)入模板后必須安排專人監(jiān)視負(fù)責(zé)觀察模板變化，如發(fā)現(xiàn)跑模、模板錯(cuò)位及時(shí)采取措施重新穩(wěn)模進(jìn)行加固。

④拆模。

模板拆除時(shí)砼強(qiáng)度應(yīng)能保證其表面及棱角不受損傷。一般為同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到95%時(shí)，由甲方及監(jiān)理批準(zhǔn)方可進(jìn)行拆模。

⑤澆筑質(zhì)量。

混凝土作業(yè)前應(yīng)檢查模板支設(shè)是否牢固可靠，混凝土振搗要均勻密實(shí)，無蜂窩、麻面。

澆筑混凝土工藝流程：準(zhǔn)備工作→支設(shè)模板→澆筑混凝土→清理→開始下一循環(huán)。

4.2.2 基巖段施工工藝

4.2.2.1 錨桿安裝工藝

①準(zhǔn)備工作。

1）作業(yè)前要仔細(xì)檢查原料石碹穩(wěn)定情況，如出現(xiàn)料石碹開裂、鼓起等影響施工的情況，必須處理完后才能進(jìn)行作業(yè)。

2）施工前要檢查工器具是否完好，開關(guān)、氣腿等是否完好、靈敏，嚴(yán)禁帶病作業(yè)。

3）連接風(fēng)管前所有的操作手柄必須處于關(guān)閉位置。

4）風(fēng)、水等連接管必須吊掛在巷幫，各管路連接必須施工專用的直通和U 型卡進(jìn)行連接。

②鋪網(wǎng)、鉆孔施工。

施工前，由班組長(zhǎng)檢查井筒斷面規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)，斷面規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)先進(jìn)行整改；作業(yè)前要檢查作業(yè)地點(diǎn)頂、幫圍巖情況，經(jīng)檢查不存在安全隱患后，進(jìn)行網(wǎng)片安裝，網(wǎng)片鋪設(shè)要平整。錨桿布置應(yīng)符合施工驗(yàn)收規(guī)范，錨桿眼孔、方向是否符合規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)。

③安裝錨桿。

安裝前，應(yīng)將眼孔內(nèi)的積水、巖粉用掃眼器吹掃干凈。吹掃時(shí)，操作人員應(yīng)站在孔口一側(cè)，眼孔方向不得有人，把2 卷樹脂錨固劑送入眼底，把錨桿插入錨桿眼內(nèi)，使錨桿頂住樹脂錨固劑，使用專用注錨器帶動(dòng)桿體旋轉(zhuǎn)將錨桿旋入樹脂錨固劑，對(duì)錨固劑進(jìn)行攪拌，直至錨桿達(dá)到設(shè)計(jì)深度，攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間大于35 秒后，卸下注錨器，掛好網(wǎng)，上好托盤，擰上螺帽，12 分鐘之后，擰緊螺帽給錨桿施加一定預(yù)緊力，擰緊力矩不小于100N·m。

4.2.2.2 噴射混凝土

①準(zhǔn)備工作。

1）檢查錨桿安裝和網(wǎng)片鋪設(shè)是否符合設(shè)計(jì)要求，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2）將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不使用的物料移開，噴漿管敷設(shè)要平、直、不得有死彎，接口嚴(yán)密，不得漏風(fēng)。檢查機(jī)械是否完好，檢查完后不帶負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，緊固好磨擦板，不得出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。作業(yè)人員要正確使用勞保用品。

②噴射混凝土的工藝要求。

1）噴砼干料的拌制與輸送。

地面攪拌，礦車運(yùn)輸至噴漿機(jī)處。

2）砼噴射。

噴漿機(jī)安裝距離噴射地點(diǎn)不得大于25m。

在噴射過程中隨時(shí)上料隨時(shí)按配合比添加速凝劑。

噴射順序?yàn)椋合葔蠊埃瑥膲_始自下而上劃圈進(jìn)行噴射，噴槍頭與受噴面應(yīng)盡量保持垂直。噴槍頭與受噴面的垂直距離不得大于1m。

作業(yè)前，應(yīng)施工用高壓水沖洗受噴面，掛標(biāo)志線，噴漿機(jī)操作人員與噴漿手聯(lián)系好，控制好風(fēng)壓及水量。作業(yè)過程中觀察骨料輸出量的大小，控制水量的大小，保證水灰比準(zhǔn)確。

③噴射工作。

噴射工作作業(yè)前，應(yīng)首先在噴射地點(diǎn)鋪上舊風(fēng)筒，便于收集回彈料，一次噴射完畢，應(yīng)立即收集回彈物，并應(yīng)將當(dāng)班拌料用凈。當(dāng)班噴射工作結(jié)束后，必須卸開噴頭，清理水環(huán)和噴漿機(jī)內(nèi)外部所有灰漿或材料。

④噴射質(zhì)量。

噴射前必須用高壓水沖洗巖面，噴射過程中應(yīng)根據(jù)出料量的變化，及時(shí)調(diào)整給水量，保證水灰比準(zhǔn)確，要使噴射出混凝土無干斑，無流淌，粘著力強(qiáng)，回彈料少。

5 裝載及運(yùn)輸

5.1 裝巖方式

巷道刷擴(kuò)掘進(jìn)施工中，人工風(fēng)鎬挖掘，前30m 采用B60 耙矸機(jī)出土（矸）至地面，30m 后采用耙矸機(jī)裝至側(cè)卸式礦車用絞車提升至地面。

5.2 運(yùn)輸方式

施工中前30m 采用B60 耙矸機(jī)出土（矸），及人工運(yùn)料，30 m 后采用耙矸機(jī)裝至側(cè)卸式礦車用絞車，提升系統(tǒng)選用JK2.0*1.5 絞車，配備?21.5mm 鋼絲繩。

6 主要施工安全技術(shù)措施

①作業(yè)前，由隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織，由技術(shù)員負(fù)責(zé)傳達(dá)批準(zhǔn)的斜井井筒掘砌施工作業(yè)規(guī)程。傳達(dá)后進(jìn)行考試、簽字，成績(jī)合格方可下井作業(yè)。不合格的人員必須補(bǔ)考，補(bǔ)考合格后再下井作業(yè)。因休班等不在崗人員上崗前必須進(jìn)行學(xué)習(xí)，并考試合格。②施工前，測(cè)量工必須提前給出井口開口位置，標(biāo)定好中腰線，施工單位嚴(yán)格按線操作。③所有施工人員必須嚴(yán)格施工作業(yè)規(guī)程進(jìn)行作業(yè)，并按照“檢查上道工序、保證本道工序、服務(wù)下道工序”的質(zhì)量控制原則，規(guī)范各工序施工，保證工程質(zhì)量及施工過程安全。④嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯檢查制度，瓦斯檢查員每班至少2 次檢查工作面、回風(fēng)流瓦斯及有害氣體狀況；并做好記錄，嚴(yán)禁空班漏檢，瓦斯、有害氣體超限要停止工作并及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)采取措施。⑤施工過程中必須嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程進(jìn)行布眼、裝藥、封孔。⑥在工作面后方安裝一臺(tái)瓦斯斷電儀，工作面風(fēng)筒出風(fēng)口后3-5m 處的對(duì)側(cè)和回風(fēng)流入口處各安裝一個(gè)瓦斯探頭，以確保當(dāng)發(fā)生瓦斯集聚的情況時(shí)及時(shí)、準(zhǔn)確的的發(fā)出報(bào)警，并切斷工作面的所有電源。⑦巷道高冒處（超過1m），留設(shè)壓風(fēng)三通，采用壓風(fēng)管對(duì)高冒處進(jìn)行通風(fēng)，杜絕瓦斯超限。⑧起底過程中發(fā)現(xiàn)幫部有密閉或采空區(qū)巷道時(shí)，停止工作，瓦斯員檢查瓦斯情況，有異常時(shí)采取措施，加強(qiáng)通風(fēng)，消除隱患后，方可進(jìn)行作業(yè)。⑨施工過程中必須經(jīng)常檢查作業(yè)地點(diǎn)圍巖情況，并經(jīng)常性敲幫問頂。⑩每作業(yè)前必須進(jìn)行安全檢查，在保證安全的情況下，方可作業(yè)。11○在圍巖不穩(wěn)定、易風(fēng)化、易冒落、頂板破碎等圍巖條件下作業(yè)時(shí)，先噴射砼50mm 厚封閉圍巖，等噴射混凝土初凝后，再進(jìn)行打錨桿、掛網(wǎng)作業(yè)。12○當(dāng)遇到原料石碹開裂等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)由建設(shè)單位溝通更改支護(hù)方式。13○距迎頭100m內(nèi)應(yīng)存放不少于5 架棚的物料。

7 實(shí)施效果

通過采取對(duì)原料石井壁作用力分析，為保證原料石井壁的穩(wěn)定以及施工過程中安全等施工因素影響，副斜井刷擴(kuò)采用由上而下，先施工中間部分，后兩幫邁步施工，順利刷擴(kuò)料石砌碹井筒。

實(shí)現(xiàn)了對(duì)料石砌碹斜井井筒起底刷擴(kuò)施工，有效保證了在不破壞原有井筒的基礎(chǔ)上進(jìn)行井筒刷擴(kuò)施工，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效施工，縮短礦井建設(shè)工期，使礦井提前投產(chǎn)見效，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯。因此，具有推廣與應(yīng)用前景。