礦山斜井井筒掘進及支護技術應用初探

張曉楠

（遼寧東煤基本建設有限責任公司，遼寧 沈陽 110122）

國內諸學者對斜井井筒施工的過程中表土層段和基巖段巷道的掘進及支護進行過大量的研究，并取得了顯著的效果。但是，對斜井井筒施工中明槽轉暗硐支護技術的研究很少，應用指導性論文更是寥寥。因此，本文結合阜新平安礦的架空人車斜井明槽轉暗硐掘進，應用管棚注漿超前支護技術進行施工探索，對斜井井筒明槽轉暗硐掘進施工具有重大意義。

1 巷道概況

阜新平安礦的架空人車斜井井口位于礦區工業廣場北部，井筒南側為礦區辦公樓，東側有主、副井斜井井筒，西側為礦停車場地，北側為國鐵運輸鐵路。

阜新平安礦的架空人車斜井設計長度為925m，坡度為-22°，表土段井筒長度為47m，凈寬7200mm，凈高5100mm，凈斷面31.15m2，掘進斷面42.8m2。

架空人車斜井與地面及鄰近采區和舊巷情況，詳見表1 地面相對位置及鄰近采區和舊巷情況。

表1 地面相對位置及鄰近采區和舊巷情況表

地質構造為單斜構造，走向為N47°～50°E，傾向為SE，傾角為18°～21°。明槽轉暗硐段處于表土層和風化帶交界面位置。

2 支護設計

2.1 超前支護及臨時支護

明槽轉暗硐交接處井筒過表土層及風化帶時，采用預先安設管棚管作為超前支護，鋼管采用φ42.25mm長6m鋼管，沿井筒掘進斷面外輪廓線布置，間距為200mm。管孔使用巖石鉆機進行打眼，孔直徑為80mm，為預防塌孔，單孔打鉆結束后直接安設鋼管并進行充填注漿。掘進時，采用U29型鋼棚進行臨時支護，鋼棚由五節組成，搭接長度為400mm，柱窩深度600mm，棚距為500mm，棚與棚之間使用連接板連接固定，鋼棚應貼緊巖面，棚與棚之間連接板必須布置在一條直線上。

圖1 礦井掘進超導管剖面

圖2 管柵注漿孔布置圖

2.2 永久支護

永久支護采用雙層鋼筋混凝土支護，鋼筋采用φ16mm螺紋鋼，保護層為50mm，間排距為300mm×300mm，砌碹厚度為500mm，墻基礎深度為500mm，混凝土強度C30。為有效預防斜井井筒滲漏水，施工時在砌碹混凝土中摻入絮凝劑。

圖3 表土段斷面圖

3 明槽轉暗硐施工技術

根據架空人車斜井的巷道特征、地質條件以及其他類似斜井工程施工經驗，明槽轉暗硐交接處井筒施工主要采取了以下技術方案。

3.1 明槽開挖

使用一次性開挖手段對明槽進行開挖，分為上中下三段，對每段進行澆筑。施工前考慮明槽段開挖深度，調動4臺自卸車和2臺挖掘機進行排土，挖掘的坡度為-22°。開挖區域分為三段，放坡休止角保持在60°。臨時支護使用插板、打木樁方式，可以避免邊坡坍塌。

礦山井下挖掘達到設計要求，可以對底板實行硬化，直到硬化強度達到相關設計要求時，進行綁扎鋼筋，穩固內膜，組立外模，架設碹胎，對底板進行整體加固后，繼續進行澆筑施工，混凝土，所用的內模碹胎為12#礦工字鋼，碹板是九厘米木板，內外模采用對拉螺栓固定。為保證澆筑質量，采用先墻后拱的澆筑方式，墻體一次澆筑完成，拱部分四段澆筑。井筒明槽澆筑完成后，待混凝土強度達到設計強度70%后進行回填。

3.2 明槽轉暗硐交接處加固技術

根據架空人車斜井施工中揭露的地質情況，為保證明槽轉暗硐交接處施工安全，防止交接處冒落，利用明槽外露對拉螺栓支模，對交接處及邊坡進行澆筑C20混凝土加固，混凝土厚度500mm，寬度1000mm。

3.3 井筒掘進及架棚支護

明槽轉暗硐采用管棚管注漿法進行超前支護，U29鋼棚作為臨時支護，短掘短支同時配合臨時小井排水。采用挖掘機挖掘，人工風鎬配合開幫、挑頂，由巷道拱基線向正頂挖掘，循環進尺不大于0.8m。巖土利用挖掘機裝入綜掘機鏟板上，通過綜掘機和皮帶運到地面矸倉，汽運至矸石山。在管棚管超前支護下，巷道掘進斷面滿足設計要求后，挖出腿窩，架設鋼棚，卡子螺栓擰緊，達到設計扭矩值。

圖4 U29型鋼棚支護斷面圖（mm）

3.4 混凝土砌碹

架棚施工2.4m后進行鋼筋混凝土支護。井筒墻基礎與兩墻體鋼筋綁扎、立模、混凝土澆筑。混凝土澆筑使用商品混凝土，地泵鋪管澆筑，澆筑時先澆筑底板，澆筑7天后進行墻部澆筑，最后進行拱部澆筑。澆筑時采取均勻入模，分層振搗方式，直至封頂。澆筑前設置堵頭模板，鋼筋按設計搭接長度預留。拆模時間不小于72h，混凝土強度達到設計70%。

圖5 礦山斜井井筒掘進架棚支護內部結構

4 結語

架空人車斜井明槽轉暗硐掘進支護技術方案符合現場地質條件，工程質量達到設計要求，有效地保證了礦山井下施工安全。