深部軟巖井巷工程優(yōu)化設計與施工的實踐

摘要：根據(jù)潘一東礦井特殊的深井地質(zhì)條件，優(yōu)化巷道布置結(jié)構(gòu)和巷道的支護形式，選擇合適的施工工藝，取得了一定的成效，對類似礦井地質(zhì)條件的工程有一定的參考。

關(guān)鍵詞：深井 軟巖 特殊地質(zhì) 優(yōu)化設計

1 概況

1.1 礦井地質(zhì)概況 潘一東礦井位于淮南煤田潘集背斜的東南部。含煤地層總體構(gòu)造形態(tài)為一軸向北西西的不對稱背斜之東部傾伏端；地層傾向由南翼的傾向南漸變?yōu)楸币淼膬A向北東，傾角極緩，一般在6°～8°。礦井井底車場位于11-2煤和13-1煤層之間，F(xiàn)32斷層自西向東穿過井底車場附近，斷層的落差為20m，傾角60°，傾向190°，斷層帶寬度8m，斷層帶充填物破碎，隔水性差，有一定的導水性。

1.2 井底車場巖性 F32斷層上盤巷道距13-1煤層較近（不足20米），下盤距11-2煤層較近（約10米），加之煤巖層有一定的起伏，主要大巷和硐室難以布置距離煤層20m以外的位置。

井口地面標高為+23.2m，井底車場位于-848m水平，在F32斷層上盤以軟巖為主（主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖和花斑泥巖），巷道支護難度大。風井在-856.38m見11-2煤層頂板，其上5.75m處為1.2m煤層、13.15m處為0.3m煤層、0.45m泥巖、0.25m炭質(zhì)泥巖、0.9m砂質(zhì)泥巖和3.75m粉砂巖，煤層間為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖和細砂巖等；副井在-821.57m處為13-1煤層的底板，-887.6m處為11-2煤層頂板，兩煤層間可利用的間距為34.81m。

可見，潘一東礦井井底車場主要巷道和硐室所處的地層深，又處于較大的斷層附近，而且巷道上下距離煤層較近，巷道圍巖又較軟，支護難度很大。

2 深部軟巖巷道支護的優(yōu)化設計

針對潘一東礦井井巷工程的特殊地質(zhì)條件，首先在井巷工程設計上進行優(yōu)化。

2.1 井巷工程盡可能布置在距離斷層、煤層較遠的巖性較好處 副井馬頭門底板為8.15m厚的砂質(zhì)泥巖，上部位于13.65m厚的花斑泥巖。巖層成東西走向，馬頭門東側(cè)比西側(cè)低。根據(jù)以上條件，將副井重車線布置于西側(cè)，東側(cè)為副井空車線，重車線長130m，開始端的標高為+0.948m，空車線109m，末端的標高為-0.908m，平均坡度為7.8‰，利用空、重車線的高差，并適當加大坡度，確保空車線巷道底板位于砂質(zhì)泥巖，避免空車線巷道完全處于花斑泥巖內(nèi)，保證巷道底板的穩(wěn)定。

2.2 硐室工程的布置進行優(yōu)化，減少跨度，降低高度，在工程結(jié)構(gòu)上增加對地壓的抵抗性 在井下中央變電所設計中，為了減少變電所內(nèi)電纜的長度，將變電所內(nèi)的設備設計成雙排布置，巷道凈寬×中高=6000×4400mm，在變電所中間布置一條凈寬×中高=1000×1200mm電纜溝，巷道斷面大，斷面結(jié)構(gòu)不抗壓。針對潘一東特殊的地壓狀況，我們進行優(yōu)化設計，將雙排布置的設備變?yōu)閱闻挪贾茫∠娎|溝，將電纜掛在硐室的兩幫。經(jīng)過優(yōu)化后的變電所，凈寬減少到4000mm，凈高減少到3400mm，極大地提高了抗壓性。

對于井下充電房，為了便于充電操作，通常也是將充電臺對稱布置，采用電動行車吊裝充電池，充電室凈寬×中高=6000×6000mm，掘進斷面為45.14m2，寬度、高度和斷面積特別大，對高應力難以抵抗。為此，我們將充電臺布置成單排，充電室的凈寬×中高減少到4200×4400mm，掘進斷面減少到24.82m2，極大地減少巷道的寬度和高度，提高了巷道的抗壓性。

2.3 對巷道斷面的支護設計進行優(yōu)化 對于硐室工程，我們主要采用錨網(wǎng)索噴+鋼筋砼+錨索+注漿支護方式，錨桿為φ22×2500mm全錨金屬錨桿，間排距為800×800mm；錨索為φ21.7×7300～11000mm錨索，間距1200mm，排距800mm，根據(jù)斷面的大小，噴漿厚度為70mm；鋼筋砼厚度根據(jù)斷面大小設計為400～700mm，鋼筋圈筋為φ22mm，橫筋為φ20mm，@250mm布置；注漿主要是對工程圍巖8000m進行加固。

對于大巷，主要采用錨網(wǎng)索噴+36U棚+噴漿+注漿的支護方式。

對于底板，先采用鋼筋砼做反底拱，然后對底板進行注漿加固和加打錨索。

①錨索，②錨桿，③鋼筋網(wǎng)+噴漿，④鋼筋砼，⑤底板反攻鋼筋砼，⑥注漿。

通過以上對工程的頂、幫和底板進行全封閉的支護，對圍巖表層的壓力進行釋放，對圍巖深層的裂隙進行注漿封堵，提高圍巖自身的穩(wěn)定性、抗壓性。

2.4 對特殊硐室采用特殊的支護設計 對于馬頭門等大斷面的硐室工程，在支護上除采取以上所做的設計外，還采取增加暗梁的方式，提高支護設計的抗壓性，對巷道底板除了采用鋼筋砼反拱+底板注漿外，在工程上采取增加底板暗梁、底板錨索等特殊設計。

潘一東副井馬頭門凈高7000mm，凈寬7600mm，長68000mm。采用錨網(wǎng)索噴+鋼筋砼+注漿支護。鋼筋砼厚度為700mm。由于該處斷面大，有在井筒附近，F(xiàn)32斷層又距離較近，巷道壓力大，在錨網(wǎng)索噴支護后，支護有比較嚴重的變形，又采取注漿加固的辦法加固。在施工鋼筋砼時，每間隔6000mm，布置1個鋼筋砼暗梁，暗梁寬600mm，深600mm。對底板也采取增加暗梁和底板錨索注漿的措施，在井筒連接處增加槽鋼井圈加強支護。

①暗梁

3 深部軟巖巷道工程的施工

深部軟巖巷道工程的施工順序?qū)こ讨ёo的效果有一定的影響。采用泄壓支護、滯后注漿、底板加固等，是比較有效地方法。

3.1 泄壓支護 巷道開挖后，在初期圍巖變形較大，這時，先對圍巖采用錨網(wǎng)噴初次支護，等圍巖變形小時，再進行永久的混凝土或U棚支護。

3.2 淺孔、深孔滯后注漿 當圍巖變形采取永久支護后，再采用滯后注漿技術(shù)，對趨于惡化的宏觀裂隙圍巖進行注漿。先對圍巖2000mm范圍進行注漿，加固圍巖的表層，待圍巖表層有一定的支撐能力后，再對圍巖深部10000mm范圍進行注漿加固。在巷道的外圍形成一個牢固的支撐帶。

3.3 底板治理與支護 如果巷道底板沒有治理，巷道底板將明顯的變形，巷道兩幫將在底部處首先變形，進而發(fā)展為全面的形變，直至巷道破壞。因而，在巷道頂、幫圍巖得到加強支護時，對底板的支護也不能忽視。

在巷道掘進對頂幫進行支護后，要對底板進行加固。首先是施工底板錨索，采用專用的底板錨索鉆機對巷道底板進行打眼，孔徑為85mm，深度11000mm，鉆進時采用干打眼，減少底板巖石的遇水膨脹。再將3根錨索和1根管子一起放入鉆孔底部，自管子對鉆孔進行灌漿，灌漿時從底部向上面灌。

其次，在巷道底板做反拱，或者進行淺孔注漿。再對巷道深部進行注漿。

最后，將工字鋼或槽鋼緊固在錨索上。

4 結(jié)論

潘一東礦井通過選擇合適的巷道布置位置，適宜的巷道或硐室布置形式，恰當?shù)闹ёo設計和施工工藝，對深部軟巖巷道的支護有明顯的效果。

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