正佳煤礦大斷面主斜井表土段快速施工技術

張宏偉

(山西汾西正佳煤業有限責任公司，山西臨汾 041300)

1 工程概況

山西汾西正佳煤業有限責任公司正佳煤礦位于山西省隰縣東北部下李鄉梁家河村，設計生產能力為年產90萬t。主斜井設計斜長572.48 m，其中表土段156.19 m，基巖段416.29 m，為早日形成井下的運輸系統，不影響礦井其他工程的施工進度，主斜井的快速施工就成為影響礦井建設總工期的主要環節。

主斜井在開始井筒表土段156.19 m掘砌施工初期，由于表土段絕大部分被第三、四系地層覆蓋，沖溝發育，呈暗紅色黏土結構，含少量礫石層或膠結黏土層，遇水易軟化溶解，遇風易干裂剝落，圍巖很不穩定。原井筒掘進施工采用YT-28型風動鑿巖機鑿巖，淺孔光面爆破的施工方法掘進。臨時支護采用管棚迎頭支護的臨時支護方式，具體操作為根據工作面圍巖情況，用3根～5根8 m長的管棚，在工作面最前一模拱部向工作面的表土內打入，并超前一個循環距離1 m～2 m，每6 m進行一次超前支護。放炮后進行永久支護，永久支護采用單層鋼筋混凝土分段支護。內環筋圓鋼Φ18@300 mm，內縱筋Φ16@300 mm，搭接長度35 cm，混凝土厚度拱部500 mm;墻部呈梯形，上部500 mm、下部800 mm，斷面基礎深度800 mm、寬800 mm，混凝土標號C30。支護段長為3m，采取從上向下的施工順序，掘夠一次支護段長及時進行永久支護。

在施工過程中由于工序繁瑣復雜，工程現場作業人員實際操作困難重重，嚴重的影響了施工速度。本文就工程實踐中影響表土段井筒快速施工的施工工序、支護方式等問題進行了探討，提出了合理的主斜井表土段施工技術方案與支護方式，并在工程實踐中獲得了較快的施工速度，縮短了正佳煤礦的礦井基本建設工期，取得了明顯的技術經濟效益［1，2］。

2 主斜井表土段施工技術方案

2.1 井筒施工方案

選擇井筒施工方案時，要綜合考慮井筒的圍巖巖性、井筒的直徑、井筒深度、現場施工機械現代化水平、施工單位管理水平、施工作業人員操作水平高低等因素確定井筒施工方案。針對主斜井表土段的工程及水文地質條件，在表土段圍巖允許的情況下，采用1 m3反鏟式挖掘機挖掘，人工風鎬配合施工。如巖土堅硬，在挖機挖不動的情況下可用打眼放炮的方式，采用中心眼掏槽，周邊放震動小炮，然后挖機挖掘人工風鎬配合施工掘進，每循環進尺1 000 mm。

2.2 主斜井井筒表土段施工臨時支護方案

主斜井井筒表土段施工臨時支護采用半圓拱臨時支架結合混凝土噴漿聯合支護，其中半圓拱支架采用18號槽鋼按掘進斷面制作臨時半圓拱支架，支架分段組成，支架拱腿長2 400 mm(包括基礎800 mm)，拱架凈高2 950 mm，凈寬5 900 mm。每掘進1 000 mm支設一架，拱部用6 mm鋼筋網掛網，木背板勾頂。支架各段成形工作在地面完成，在井筒掘進斷面成形后立即進行臨時支護，拱架由鏟車運送到工作面，先立兩旁拱腿，立腿時要校正好拱腿位置，并按8°迎山角支設拱架。頂部半圓拱現場組合，每個接口由4條20 mm螺栓連接，安裝時由機械配合安裝。支架組合完成后用拉桿與上一架支架拉接牢固。

鋼筋施工同樣也是在地面使用鋼筋彎曲機將拱部鋼筋彎成固定規格的半圓弧形，然后將鋼筋使用平板車或人工(離井口近的情況)搬運到井下。

在每掘進5 m～10 m后，將進行一次噴射混凝土臨時支護，及時將圍巖土層進行封閉，噴射時不拆除臨時拱架，噴射厚度100 mm。混凝土強度等級C20。

2.3 主斜井井筒表土段施工永久支護方案

永久支護采用單層鋼筋混凝土支護，內環筋圓鋼 Φ18@300 mm，內縱筋圓鋼Φ16@300 mm，搭接長度350 mm，噴射混凝土支護厚度500 mm。但支護方法和以前有所不同，永久支護時不拆除臨時支護，將臨時支護18號槽鋼制作的半圓拱支架一并澆筑在混凝土里邊，一方面加強了巷道永久支護的強度，另一方面簡化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務期間的安全性，同時也降低了工人的勞動作業強度，簡化了施工工序，提高了施工速度。

噴射混凝土永久支護采用PZ-5F型濕式噴射機。噴射混凝土配拌料，在井口設集中攪拌站，用1臺JZC-500C型攪拌機攪拌，6 m3箕斗下料。初噴緊跟掘進迎頭，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復噴成巷，成巷滯后掘進工作面迎頭20 m～30 m，多次噴射達到設計厚度150 mm。為防止滲水，混凝土中添加JJ91S硅質密實防水劑，添加量為水泥用量的8%。

永久支護仍采用單層鋼筋混凝土支護，縱筋采用Φ16 mm螺紋鋼，環筋采用Φ18 mm螺紋鋼，噴射混凝土支護厚度500 mm。但支護方法和以前有所不同，永久支護時不拆除臨時支護，將臨時支護18號槽鋼制作的半圓拱支架一并澆筑在混凝土里邊，一方面加強了巷道永久支護的強度，另一方面簡化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務期間的安全性，同時也降低了工人的勞動作業強度，簡化了施工工序，提高了施工速度［3，4］。

3 主斜井井筒施工機械化裝備的綜合配套

井筒施工機械化裝備的綜合配套必須考慮水文地質條件、作業方式和施工工藝以及能夠滿足工程質量要求等方面的要求，同時保證各配套設備性能穩定、可靠，充分發揮其 綜合效能。

考慮到提升能力與裝巖能力的匹配，表土段施工期間采用WZJ150型履帶式挖斗裝巖機裝巖，提升采用JK-2.0/20提升機，單鉤提升，6 m3箕斗，地面設翻矸架，ZL-50型裝載機配10 t自卸汽車排矸。混凝土攪拌系統由井口附近設集中攪拌站，2臺JS-750攪拌機攪拌混凝土。混凝土輸送泵直接將混凝土入模，風動振動棒搗固。噴射混凝土臨時支護采用PZ-5F型濕式噴射機，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復噴成巷，多次噴射達到設計厚度100 mm。井筒施工期間通風系統選用FBDNO6.3/2×22型對旋風機，φ800 mm PVC阻燃性風筒壓入式通風。排水系統備用1臺DC50-80×4型臥泵排水及風泵和潛水泵，根據井筒涌水情況，在適當部位開鑿臨時水倉，采用多級提升將工作面水排出地面［5］。

4 幾點體會

1)合理的施工工序與支護技術，不僅要滿足礦井巷道支護強度的要求，同時還要考慮施工過程中操作的可行性。本文通過分析正佳煤礦主斜井表土段施工的特點和要求，對表土段井筒施工過程中的施工工序和支護技術進行了優化，實現了表土層大斷面井筒的快速施工，而且大大減輕了工人的勞動強度，技術經濟效益明顯。2)對表土段井筒施工期間的機械設備進行配套優化，既降低了工人的勞動強度，又減少了施工作業時間，并能更大程度地發揮機械設備的生產能力，有力地保證了礦井基本建設的按期完成。

［1］ 高喜才，伍永平，董柏林.復雜圍巖環境大斷面斜井筒耦合支護技術實踐［J］.煤炭工程，2008(1):43-45.

［2］ 李德裕，王 東，李贊先.斜井過淺埋地表溝的施工［J］.建井技術，1993(6):9-10.

［3］ 常乃惠，賈云峰，孟榮昌.斜井快速施工［J］.建井技術，1992(6):23-25.

［4］ 慕 楊，李景濤.煤礦斜井風化破碎帶堵水、圍巖加固技術研究［J］.煤炭技術，2011(3):8-10.

［5］ 薛再君.特厚富水松軟地層長距離緩坡斜井快速施工［J］.山西建筑，2012，38(4):112-113.