張宏偉

(山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西臨汾 041300)

1 工程概況

山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司正佳煤礦位于山西省隰縣東北部下李鄉(xiāng)梁家河村，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)90萬t。主斜井設(shè)計(jì)斜長(zhǎng)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(yùn)輸系統(tǒng)，不影響礦井其他工程的施工進(jìn)度，主斜井的快速施工就成為影響礦井建設(shè)總工期的主要環(huán)節(jié)。

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(fā)育，呈暗紅色黏土結(jié)構(gòu)，含少量礫石層或膠結(jié)黏土層，遇水易軟化溶解，遇風(fēng)易干裂剝落，圍巖很不穩(wěn)定。原井筒掘進(jìn)施工采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鑿巖，淺孔光面爆破的施工方法掘進(jìn)。臨時(shí)支護(hù)采用管棚迎頭支護(hù)的臨時(shí)支護(hù)方式，具體操作為根據(jù)工作面圍巖情況，用3根～5根8 m長(zhǎng)的管棚，在工作面最前一模拱部向工作面的表土內(nèi)打入，并超前一個(gè)循環(huán)距離1 m～2 m，每6 m進(jìn)行一次超前支護(hù)。放炮后進(jìn)行永久支護(hù)，永久支護(hù)采用單層鋼筋混凝土分段支護(hù)。內(nèi)環(huán)筋圓鋼Φ18@300 mm，內(nèi)縱筋Φ16@300 mm，搭接長(zhǎng)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(chǔ)深度800 mm、寬800 mm，混凝土標(biāo)號(hào)C30。支護(hù)段長(zhǎng)為3m，采取從上向下的施工順序，掘夠一次支護(hù)段長(zhǎng)及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)。

在施工過程中由于工序繁瑣復(fù)雜，工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員實(shí)際操作困難重重，嚴(yán)重的影響了施工速度。本文就工程實(shí)踐中影響表土段井筒快速施工的施工工序、支護(hù)方式等問題進(jìn)行了探討，提出了合理的主斜井表土段施工技術(shù)方案與支護(hù)方式，并在工程實(shí)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(shè)工期，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益［1，2］。

2 主斜井表土段施工技術(shù)方案

2.1 井筒施工方案

選擇井筒施工方案時(shí)，要綜合考慮井筒的圍巖巖性、井筒的直徑、井筒深度、現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械現(xiàn)代化水平、施工單位管理水平、施工作業(yè)人員操作水平高低等因素確定井筒施工方案。針對(duì)主斜井表土段的工程及水文地質(zhì)條件，在表土段圍巖允許的情況下，采用1 m3反鏟式挖掘機(jī)挖掘，人工風(fēng)鎬配合施工。如巖土堅(jiān)硬，在挖機(jī)挖不動(dòng)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(dòng)小炮，然后挖機(jī)挖掘人工風(fēng)鎬配合施工掘進(jìn)，每循環(huán)進(jìn)尺1 000 mm。

2.2 主斜井井筒表土段施工臨時(shí)支護(hù)方案

主斜井井筒表土段施工臨時(shí)支護(hù)采用半圓拱臨時(shí)支架結(jié)合混凝土噴漿聯(lián)合支護(hù)，其中半圓拱支架采用18號(hào)槽鋼按掘進(jìn)斷面制作臨時(shí)半圓拱支架，支架分段組成，支架拱腿長(zhǎng)2 400 mm(包括基礎(chǔ)800 mm)，拱架凈高2 950 mm，凈寬5 900 mm。每掘進(jìn)1 000 mm支設(shè)一架，拱部用6 mm鋼筋網(wǎng)掛網(wǎng)，木背板勾頂。支架各段成形工作在地面完成，在井筒掘進(jìn)斷面成形后立即進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，拱架由鏟車運(yùn)送到工作面，先立兩旁拱腿，立腿時(shí)要校正好拱腿位置，并按8°迎山角支設(shè)拱架。頂部半圓拱現(xiàn)場(chǎng)組合，每個(gè)接口由4條20 mm螺栓連接，安裝時(shí)由機(jī)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(jī)將拱部鋼筋彎成固定規(guī)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(yùn)到井下。

在每掘進(jìn)5 m～10 m后，將進(jìn)行一次噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)，及時(shí)將圍巖土層進(jìn)行封閉，噴射時(shí)不拆除臨時(shí)拱架，噴射厚度100 mm?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C20。

2.3 主斜井井筒表土段施工永久支護(hù)方案

永久支護(hù)采用單層鋼筋混凝土支護(hù)，內(nèi)環(huán)筋圓鋼 Φ18@300 mm，內(nèi)縱筋圓鋼Φ16@300 mm，搭接長(zhǎng)度350 mm，噴射混凝土支護(hù)厚度500 mm。但支護(hù)方法和以前有所不同，永久支護(hù)時(shí)不拆除臨時(shí)支護(hù)，將臨時(shí)支護(hù)18號(hào)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(qiáng)了巷道永久支護(hù)的強(qiáng)度，另一方面簡(jiǎn)化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務(wù)期間的安全性，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了施工工序，提高了施工速度。

噴射混凝土永久支護(hù)采用PZ-5F型濕式噴射機(jī)。噴射混凝土配拌料，在井口設(shè)集中攪拌站，用1臺(tái)JZC-500C型攪拌機(jī)攪拌，6 m3箕斗下料。初噴緊跟掘進(jìn)迎頭，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復(fù)噴成巷，成巷滯后掘進(jìn)工作面迎頭20 m～30 m，多次噴射達(dá)到設(shè)計(jì)厚度150 mm。為防止?jié)B水，混凝土中添加JJ91S硅質(zhì)密實(shí)防水劑，添加量為水泥用量的8%。

永久支護(hù)仍采用單層鋼筋混凝土支護(hù)，縱筋采用Φ16 mm螺紋鋼，環(huán)筋采用Φ18 mm螺紋鋼，噴射混凝土支護(hù)厚度500 mm。但支護(hù)方法和以前有所不同，永久支護(hù)時(shí)不拆除臨時(shí)支護(hù)，將臨時(shí)支護(hù)18號(hào)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(qiáng)了巷道永久支護(hù)的強(qiáng)度，另一方面簡(jiǎn)化了施工工序，增加了井筒施工期間與后期井筒服務(wù)期間的安全性，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了施工工序，提高了施工速度［3，4］。

3 主斜井井筒施工機(jī)械化裝備的綜合配套

井筒施工機(jī)械化裝備的綜合配套必須考慮水文地質(zhì)條件、作業(yè)方式和施工工藝以及能夠滿足工程質(zhì)量要求等方面的要求，同時(shí)保證各配套設(shè)備性能穩(wěn)定、可靠，充分發(fā)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(jī)裝巖，提升采用JK-2.0/20提升機(jī)，單鉤提升，6 m3箕斗，地面設(shè)翻矸架，ZL-50型裝載機(jī)配10 t自卸汽車排矸?；炷翑嚢柘到y(tǒng)由井口附近設(shè)集中攪拌站，2臺(tái)JS-750攪拌機(jī)攪拌混凝土。混凝土輸送泵直接將混凝土入模，風(fēng)動(dòng)振動(dòng)棒搗固。噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)采用PZ-5F型濕式噴射機(jī)，初噴厚度為30 mm～50 mm。多次復(fù)噴成巷，多次噴射達(dá)到設(shè)計(jì)厚度100 mm。井筒施工期間通風(fēng)系統(tǒng)選用FBDNO6.3/2×22型對(duì)旋風(fēng)機(jī)，φ800 mm PVC阻燃性風(fēng)筒壓入式通風(fēng)。排水系統(tǒng)備用1臺(tái)DC50-80×4型臥泵排水及風(fēng)泵和潛水泵，根據(jù)井筒涌水情況，在適當(dāng)部位開鑿臨時(shí)水倉，采用多級(jí)提升將工作面水排出地面［5］。

4 幾點(diǎn)體會(huì)

1)合理的施工工序與支護(hù)技術(shù)，不僅要滿足礦井巷道支護(hù)強(qiáng)度的要求，同時(shí)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(diǎn)和要求，對(duì)表土段井筒施工過程中的施工工序和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)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(dòng)強(qiáng)度，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯。2)對(duì)表土段井筒施工期間的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行配套優(yōu)化，既降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又減少了施工作業(yè)時(shí)間，并能更大程度地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力，有力地保證了礦井基本建設(shè)的按期完成。

［1］ 高喜才，伍永平，董柏林.復(fù)雜圍巖環(huán)境大斷面斜井筒耦合支護(hù)技術(shù)實(shí)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(shù)，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(shù)，1992(6):23-25.

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

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