千米深井大硐室群施工技術研究

摘 要：隨著礦井開采深度的不斷延伸，深部軟巖硐室群圍巖穩定性控制已成為困擾國內外工程界的難題。為了更好地控制大斷面硐室群圍巖變形破壞難題，結合口孜東礦中央水泵房硐室工程實例，通過現場工程地質條件調查和理論分析，提出了口孜東礦中央水泵房硐室群“錨網索噴+滯后套36U型棚、注漿的復合支護和清盡煤底用泡沫板充填”支護技術，取得了切實有效的支護效果。

關鍵詞：千米深井；硐室群；復合支護；泡沫充填

隨著能源需求的日益增加，我國大部分礦井相繼進入深部開采，深井硐室群由于深部高應力的作用，巷道圍巖應力集中程度加劇，使得巷道需要反復進行修護而質量不高，其支護更是深井的一大難題。研究表明[1]～[3]，深部硐室群變形破壞原因主要受三個方面的影響：高地應力、膨脹型粘土礦物含量及應力集中；采用的多種巷道支護形式中圍巖注漿加固為層次最高、支護效果最佳的支護形式。本文結合口孜東礦中央水泵房硐室群的支護問題就深部軟巖工程穩定性控制進行探討。

1 工程簡要介紹

工程位于國投新集能源股份有限公司口孜東礦中央水泵房。中央水泵房硐室群由中央水泵房、配水井、吸水井及配水巷組成，其示意圖如圖1所示。施工時采取了相同的處理方案，現以中央水泵房施工為工程實例。中央水泵房設計長度為55m，掘進毛斷面達到54m2，巷道凈斷面為42.9m2；支護噴厚100mm，噴砼強度C20；墻部澆注厚度為500mm，砼強度為C40。

2 支護方式口孜東礦的實踐

礦井巷道的早期施工，采取應用多種方式進行支護，通過現場試驗，經一段時間礦壓觀測，礦壓觀測數據表明，巷道一次支護后不進行錨注的情形下巷道將處在一個持續失穩的狀態中，不斷地變形且變形量比較大。而巷道加以錨注以后巷道位移量明顯變小變少，經過一段時間可以處于相對穩定狀態。進行套棚的巷道，巷道幫部位移能夠有效控制，可底鼓現象在井巷內沒有得到改觀。如礦井中央水泵房這樣的大型機電中央水泵房，如果不能有效控制底鼓問題，將不可避免的造成機電事故，給礦井安全帶來威脅。

3 中央水泵房的施工

3.1 頂、幫支護

經過實踐論證后，對深井巷道支護形式進行了總結，基于井底車場重車線所取得的成效，在礦井中央水泵房決定采取錨網索噴支護對掘進工作面進行一次支護，巷道成巷后二次支護間隔在一個月左右進行，采取套36U棚和注漿的復合支護形式對成型巷道進行二次支護，即“錨網索噴為一次支護+滯后30天內進行二次支護套36U型棚、錨注”的復合支護技術。考慮到煤層的影響，將中央水泵房硐室整體移動，水泵房通道由51.95m縮短為45.78。其支護圖如圖2所示。

3.1.1 錨網索噴+圍巖加固注漿支護

采用錨桿類型為Ⅱ級高強螺紋鋼加工、左旋無縱筋專用，規格為Φ22×2500mm，采用錨索Φ21.8×8300mm鋼絞線，樹脂錨固劑采用Z2350型，噴層混凝土厚度為100mm，C20砼強度。錨注全斷面放在一次支護后20天進行，注漿順序為先幫后拱。底角注漿錨桿下扎角度30～45°，間排距為1600×1600mm。當水泥注漿量超過1.5T時（單孔），封孔采用水玻璃與水泥雙液漿，用水玻璃量是水泥重量的3～5%，濃度為45Be。注漿時要求終壓為3MPa。

3.1.2 架36U型棚+拱部充填注漿支護

巷道采用鋼棚36U型架棚，噴砼強度拱部等級為C20，150mm噴厚；結束后即進行中央水泵房墻部C40混凝土澆筑，厚500mm；要求中央水泵房拱部充填放在注漿噴漿結束后15天進行，控制注漿終壓在1～1.5MPa，采用1600mm錨注管，間排距3000×3000mm。

根據井下巷道礦壓觀測數據，為避免礦壓顯現強烈而造成的中央水泵房幫頂變形，以減少刷幫、二次套棚挑頂工程量的產生，掘進施工時中央水泵房，施工斷面在設計基礎上放大100～200mm。

3.2 柔性充填體控制底鼓

施工水泵基礎必須在中央水泵房頂幫復合支護結束后進行，因中央水泵房底板為煤，巷道內采取全部挖除距底板以下3m以內的煤層及煤層頂底板存在泥巖后，可以有效降低應力的集中程度，從而對巷道底鼓加以特別控制。采取措施為鋪一層C20混凝土在基礎部分底板及幫部面上，再對其進行注漿加固，技術參數、注漿材料的選取參照巷道第一次錨注使用的數據；采取呈“十”字型密鋪12#工字鋼放置在設備基礎下鋪設的200mm泡沫板上，12號工字鋼按設計鋪設后，再鋪設δ1.5mm雙層塑料板與δ100mm泡沫板在設備基礎四周，利用泡沫板的彈性充分減弱底板積蓄和釋放彈性能的能力，防止圍巖因為注漿的產生變形底鼓引發機電設備基礎位移不平衡帶來的機電事故造成。

4 實效效果

口孜東礦為千米深井，地壓大，巖層具有流變性，支護難度相當大，采用單一支護的巷道大部分均進行了擴修，且巷道修復時間長，無論從成本上還是時間上都造成了嚴重的浪費。井底車場周邊馬頭門、中央變電所、中央水泵房等硐室復合支護方式“錨網索噴+滯后套36U型棚、注漿的和清盡煤底用泡沫板充填”支護技術，取得了成功。

副井馬頭門、中央水泵房、中央變電所等硐室采取有效的復合支護后，連續6個月的礦壓觀測表明，中央水泵房累計底鼓量為6mm，兩幫移近量平均為10mm，有效的控制住了巷道的圍巖穩定性，為類似地質條件的深井大硐室施工提供了有價值的參考。

參考文獻

[1]郭平業，趙菲菲，等.深部硐室群破壞機理及其穩定性控制[J].煤炭工程，2009，（8）：87-89.

[2]魏樹群，張吉雄，等.高應力硐室群錨注聯合支護技術[J].采礦與安全工程學報，2008，25（3）：281-285.

[3]邵祥澤，潘志存，等.高地應力巷道圍巖的蠕變數值模擬[J].采礦與安全工程學報，2006，23（2）：245-248.

作者簡介：齊萬利（1982-），男，安徽懷遠人，工程師，2006年6月于安徽理工大學本科畢業，現從事礦井生產技術服務管理工作。