張曉楠

（遼寧東煤基本建設(shè)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110122）

國內(nèi)諸學(xué)者對(duì)斜井井筒施工的過程中表土層段和基巖段巷道的掘進(jìn)及支護(hù)進(jìn)行過大量的研究，并取得了顯著的效果。但是，對(duì)斜井井筒施工中明槽轉(zhuǎn)暗硐支護(hù)技術(shù)的研究很少，應(yīng)用指導(dǎo)性論文更是寥寥。因此，本文結(jié)合阜新平安礦的架空人車斜井明槽轉(zhuǎn)暗硐掘進(jìn)，應(yīng)用管棚注漿超前支護(hù)技術(shù)進(jìn)行施工探索，對(duì)斜井井筒明槽轉(zhuǎn)暗硐掘進(jìn)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(qū)工業(yè)廣場(chǎng)北部，井筒南側(cè)為礦區(qū)辦公樓，東側(cè)有主、副井斜井井筒，西側(cè)為礦停車場(chǎng)地，北側(cè)為國鐵運(yùn)輸鐵路。

阜新平安礦的架空人車斜井設(shè)計(jì)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(jìn)斷面42.8m2。

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

表1 地面相對(duì)位置及鄰近采區(qū)和舊巷情況表

地質(zhì)構(gòu)造為單斜構(gòu)造，走向?yàn)镹47°～50°E，傾向?yàn)镾E，傾角為18°～21°。明槽轉(zhuǎn)暗硐段處于表土層和風(fēng)化帶交界面位置。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 超前支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)

明槽轉(zhuǎn)暗硐交接處井筒過表土層及風(fēng)化帶時(shí)，采用預(yù)先安設(shè)管棚管作為超前支護(hù)，鋼管采用φ42.25mm長6m鋼管，沿井筒掘進(jìn)斷面外輪廓線布置，間距為200mm。管孔使用巖石鉆機(jī)進(jìn)行打眼，孔直徑為80mm，為預(yù)防塌孔，單孔打鉆結(jié)束后直接安設(shè)鋼管并進(jìn)行充填注漿。掘進(jìn)時(shí)，采用U29型鋼棚進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，鋼棚由五節(jié)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(yīng)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(jìn)超導(dǎo)管剖面

圖2 管柵注漿孔布置圖

2.2 永久支護(hù)

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

圖3 表土段斷面圖

3 明槽轉(zhuǎn)暗硐施工技術(shù)

根據(jù)架空人車斜井的巷道特征、地質(zhì)條件以及其他類似斜井工程施工經(jīng)驗(yàn)，明槽轉(zhuǎn)暗硐交接處井筒施工主要采取了以下技術(shù)方案。

3.1 明槽開挖

使用一次性開挖手段對(duì)明槽進(jìn)行開挖，分為上中下三段，對(duì)每段進(jìn)行澆筑。施工前考慮明槽段開挖深度，調(diào)動(dòng)4臺(tái)自卸車和2臺(tái)挖掘機(jī)進(jìn)行排土，挖掘的坡度為-22°。開挖區(qū)域分為三段，放坡休止角保持在60°。臨時(shí)支護(hù)使用插板、打木樁方式，可以避免邊坡坍塌。

礦山井下挖掘達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以對(duì)底板實(shí)行硬化，直到硬化強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行綁扎鋼筋，穩(wěn)固內(nèi)膜，組立外模，架設(shè)碹胎，對(duì)底板進(jìn)行整體加固后，繼續(xù)進(jìn)行澆筑施工，混凝土，所用的內(nèi)模碹胎為12#礦工字鋼，碹板是九厘米木板，內(nèi)外模采用對(duì)拉螺栓固定。為保證澆筑質(zhì)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后進(jìn)行回填。

3.2 明槽轉(zhuǎn)暗硐交接處加固技術(shù)

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

3.3 井筒掘進(jìn)及架棚支護(hù)

明槽轉(zhuǎn)暗硐采用管棚管注漿法進(jìn)行超前支護(hù)，U29鋼棚作為臨時(shí)支護(hù)，短掘短支同時(shí)配合臨時(shí)小井排水。采用挖掘機(jī)挖掘，人工風(fēng)鎬配合開幫、挑頂，由巷道拱基線向正頂挖掘，循環(huán)進(jìn)尺不大于0.8m。巖土利用挖掘機(jī)裝入綜掘機(jī)鏟板上，通過綜掘機(jī)和皮帶運(yùn)到地面矸倉，汽運(yùn)至矸石山。在管棚管超前支護(hù)下，巷道掘進(jìn)斷面滿足設(shè)計(jì)要求后，挖出腿窩，架設(shè)鋼棚，卡子螺栓擰緊，達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值。

圖4 U29型鋼棚支護(hù)斷面圖（mm）

3.4 混凝土砌碹

架棚施工2.4m后進(jìn)行鋼筋混凝土支護(hù)。井筒墻基礎(chǔ)與兩墻體鋼筋綁扎、立模、混凝土澆筑?；炷翝仓褂蒙唐坊炷粒乇娩伖軡仓?，澆筑時(shí)先澆筑底板，澆筑7天后進(jìn)行墻部澆筑，最后進(jìn)行拱部澆筑。澆筑時(shí)采取均勻入模，分層振搗方式，直至封頂。澆筑前設(shè)置堵頭模板，鋼筋按設(shè)計(jì)搭接長度預(yù)留。拆模時(shí)間不小于72h，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)70%。

圖5 礦山斜井井筒掘進(jìn)架棚支護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

架空人車斜井明槽轉(zhuǎn)暗硐掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)方案符合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有效地保證了礦山井下施工安全。