小導管超前支護在煤礦建設施工中的應用

杜利宏

（山西晉城煤業集團晉圣礦業投資有限責任公司，山西 晉城 048000）

·技術經驗·

小導管超前支護在煤礦建設施工中的應用

杜利宏

（山西晉城煤業集團晉圣礦業投資有限責任公司，山西 晉城 048000）

通過分析不同超前支護措施在斜井表土段暗槽及風化基巖段施工過程中的適用性，結合隧道新奧法施工，以誠南煤業回風斜井為例，探索了小導管超前支護施工工藝和方法在煤礦建設中的應用，該方法不僅可簡化施工工藝，施工便捷，而且施工技術易掌握，安全性高，是一種有效的超前支護手段。

小導管超前支護；斜井表土段暗槽；風化基巖段；煤礦建設

煤礦建設井筒施工中，由于地質條件的變化，超前支護措施不當，常常會發生塌方等事故，給井筒施工帶來了極大危害。目前，煤礦建設斜井施工經常采用前探梁超前支護施工，該方法勞動強度大、施工復雜，尤其是斜井表土段暗槽及風化基巖段，施工現場操作困難、安全性差。基于此，本文通過對不同超前支護的分析，結合隧道新奧法施工，提出了小導管超前支護在斜井表土段暗槽及風化基巖段的施工方案，并應用于誠南煤業回風斜井表土段暗槽施工中，取得了良好的效果。

1　工程及地質概況

1．1工程概況

誠南煤業位于山西陽城縣東冶鎮境內，設計能力為60萬t／年，采用斜井開拓方式，工業場地內現有3個井筒，分別為主斜井、副斜井和回風斜井，回風斜井位于礦井工業廣場東部，井筒斜長288 m，傾角20°，凈寬3．6 m，凈高3．4 m，凈斷面10．85 m2，直墻高1．6 m，半圓拱形斷面，采用混凝土支護，表土段明槽施工30 m，暗槽施工80 m。

1．2地質概況

井田位于太行山南段西側，地貌屬土石低山丘陵區，區內溝谷發育，切割較破碎，井田內地層大部分被基巖所覆蓋，第四系黃土僅零星出露?；仫L斜井位于井田東北部，井田內褶曲寬緩，未發現斷層、陷落柱構造，南部有一向斜，兩翼基本對稱，地層傾角2°～4°；回風斜井開挖后地質主要是黃土、砂質泥巖，局部強風化，風化裂隙發育，層間結合較差，強風化帶呈松軟結構。

2　超前支護施工方案

2．1前探梁超前支護方案

為了確保井筒安全順利的施工，誠南煤業回風斜井表土段施工采用金屬支架配前探梁進行超前支護。

金屬支架為16＃槽鋼制作的拱形支架，前探梁采用d40 mm，壁厚3．5 mm鋼管制作，長度為2 000 mm；采用YT-28型風鉆，長為1 700 mm鉆桿鉆孔，孔徑為d50 mm，按巷道設計掘進斷面輪廓、方向、傾角，鉆孔打眼，孔間距300 mm，孔深為1 700～1 500 mm；鉆孔達到預定孔深后，及時用YT-28型風鉆將d40 mm鋼管頂入孔內，外露300 mm，并搭接固定在金屬拱形支架上。在金屬拱形支架掩護下，人工采用風鎬、手鎬掘進，掘進一個循環1 200 mm后，緊跟掘進頭及時架設金屬拱形支架。

根據現場施工經驗，本方案存在以下缺點：施工復雜、工人勞動強度大，尤其在破碎段成孔難度大，現場操作困難，外插角度不容易控制。

2．2小導管超前支護方案

針對金屬支架配前探梁超前支護施工中存在的缺陷，為了加快井筒施工進度，在確保安全施工的條件下，對超前支護進行了優化，采用小導管超前支護。

小導管采用d40 mm，壁厚3．5 mm，長度為3 000 mm，無縫冷軋鋼管制作，前段300 mm制作成錐形；采用YT-28型風鉆，孔徑d50 mm，長度為2 500 mm鉆桿鉆孔，孔深大于設計長度100mm；在拱部120°環向布設小導管14根，間距為300 mm，外插角為5°～15°；鉆孔完成后，及時用YT-28型風鉆低速將d40小導管頂入鉆孔內，外露300 mm；立模澆筑后，在小導管超前支護掩護下，黃土段采用人工風鎬、手鎬掘進，分化基巖段采用打淺眼放小炮配合人工風鎬、手鎬掘進，掘進一個循環2 400 mm后，緊跟掘進頭立模澆筑（見圖1）。

圖1　小導管施工布置示意圖

根據現場施工經驗，采用本方案具有以下優點：初期支護效果明顯，現場施工操作技術易掌握，施工便捷，勞動強度低，安全性高。

3　小導管超前支護施工技術

施工工藝流程圖見圖2。

圖2　小導管超前支護施工工藝流程圖

施工方法：

1）井筒表土段明槽工程結束后，開挖施工暗槽掌子面。

2）制作小導管，采用d40 mm，壁厚3．5mm的無縫冷軋鋼管，前端300 mm加工成尖錐形。

3）使用儀器測量放線，畫出輪廓線，定出小導管中心線位置，進行布孔放樣，并以插釬標記控制小導管環間距。

4）采用YT-28型風鉆，長度2 500 mm鉆桿鉆孔，并安裝小導管。

5）鉆孔直徑大于小導管直徑，拱部120°環向布設14根，外插角5°～15°，環間距300 mm，小導管長度3 000 mm，外露長度300 mm。

6）按照設計循環進尺2 400 mm掘進，立模澆筑，注漿中將外露300 mm小導管與井筒拱部一體澆筑。

4　實施效果評價

通過對斜井表土段暗槽及風化基巖段施工過程中超前支護的分析，小導管超前支護在現場施工作業中，不僅施工性好、易操作，而且安全性高，在有效控制了頂板的前提下，加快了工程施工進度，縮短了工期。在施工井筒過程中，達到了安全、快速掘進的效果。

［1］ 宋宏偉，劉 剛．井巷工程［M］．北京：煤炭工業出版社，2006：46-65．

［2］ 錢鳴高，劉聽成．礦山壓力與巖石控制［M］．徐州：中國礦業大學出版社，2003：41-45．

［3］ 李曉紅．隧道新奧法及其測量技術［M］．北京：科學出版社，2002：30-32．

［4］ 周愛國．隧道工程現場施工技術［M］．北京：人民交通出版社，2004：35-36．

Application on a Small Duct Advanced Support in Coal Mine Construction

Du Li-hong

Through analyzing the applicability of different advanced support measures in the cove of topsoil segment in the inclined shaft and weathered bedrock section construction process，combined with New Austrian Tunneling Method（NATM）construction，takes the return air slope of Chengnan coal company as example，explore application of a small duct advanced support construction technology and method in the construction of coal mines．The method not only simplifies the construction process，construction is convenient，easy to grasp construction technology，safety ishigh，it is an effective means of advance support．

Small duct advanced support；The cove of topsoil segment in the inclined shaft；Weathered bedrock section；Construction of coal mines

TD352

B

1672-0652（2013）09-0059-02

2013-06-28

杜利宏（1983—），男，山西呂梁人，2007年畢業于太原理工大學陽泉學院，工程師，主要從事煤礦技術管理工作（E-mail）tgyqxy＠qq．com