梗陽煤礦運輸暗斜井奧灰系巖溶洞施工方法

摘 要：山西沁源梗陽煤礦運輸暗斜井在進入斜巷110米處，已揭露奧灰巖溶洞，巷道全斷面已經都為溶洞沉積物——黃色粘土，，同時有少量涌水，大約2方左右，掘進過程中冒頂、偏幫現象嚴重，現場使用錨、網、錨索梁、噴、U25型棚、水泥背板、噴漿進行聯合支護，順利通過。

關鍵詞：斜井；冒頂；施工；安全

1 施工概況

運輸暗斜井設計長度：377.364m（平距），407m（斜距），巷道坡度為-22°，S掘進=20.4m2 、 S凈= 17.31m2，巷道與2012年7月上旬開工，其位于井田中部首采區，受斷層和其它構造的影響，巖（煤）層傾角8-23°，平均傾角<15°。根據地質精查勘探資料，井田總體為走向北西，波狀起伏的褶皺構造與斷層構造發育。王和南斷層以北為走向NW的單斜構造，斷層以南為軸向NE-SW的寬緩背斜構造，地層傾角8-23°，平均傾角<15°，王和南斷層從井田中南部沿北東向通過。根據首地質精查勘探資料，運輸暗斜井預計揭露F2、F5、F6、F7、王和南斷層構造5條，斷層的準確位置及走向、落差、導水性及破碎帶寬度有待進一步的探查。由于斷層落差在0-350m之間，斷層附近落差小于5m附生斷層發育，對巷道的施工有較大的影響，水文地質類型為裂隙巖溶類簡單礦床，影響掘進的含水水源主要為3煤頂底板砂巖水、石灰巖水。巷道斷面為直墻半圓拱形，臨時支護采用3根DWB-30/100系列輕型單體液壓支柱作為臨時支護，永久支護采用錨網索噴聯合支護形式，在2012年10月巷道進入到110米處，揭露一奧灰巖溶洞，全段面均為巖溶洞沉積物——黃色泥土，掘進過程中冒頂、偏幫現象嚴重。

在施工的過程中，黃色泥土比較軟弱使施工質量得不到有效的保證（原設計在該情況下不能滿足施工質量），對施工安全也構成了嚴重威脅。

2 原設計院設計方案對工程質量的威脅

2.1 原設計支護方案為永久支護采用錨網索噴聯合支護形式，噴砼厚度為150mm，混凝土強度等級為C25。附原設計斷面圖見圖1。

2.2 該支護方案根本不能滿足施工需求，主要有如下幾點：a、由于巷道在松散泥土中掘進，且有少量涌水，掘進后泥土不間斷地脫落，對施工質量有嚴重的威脅。b、錨、網、索、噴支護，頂板難以控制，特別容易造成高冒現象。在實際施工過程中曾有冒落高度超過3m的情況發生。c、冒落后即使采用木垛接頂的方式，也不能避免泥土滑落，需要不斷地清理泥土，根本無法施工。d、底板仍為泥土的情況下，該設計基礎太小，由于頂板壓力會造成偏幫。e、若勉強施工好后，將出現巷道局部開裂和漏水現象。

2.3 綜上所述，這種設計方案只適合在較穩定的巖層中使用。

3 建議使用的支護方案

3.1 建議支護方案：錨、網、錨索梁、噴漿支護、U25型棚、水泥背板、噴漿密封U25型棚聯合支護。

其中：a、先按原設計進行錨、網、索、噴支護，噴砼厚度為100mm，然后進行U25型棚支護，U25型棚半徑規格比巷道設計大100mm，支護間距為500mm，高冒處采用密集棚支護；b、水泥背板規格為：長×寬×厚=1200mm×120mm×50mm，全斷面密排，如背板在拱梁上及棚腿后滑動，可采取12#鐵絲綁扎在拱梁和棚腿上，并且肩窩和墻體后用撐木頂牢；c、在U型棚架設完、水泥背板背嚴實后，把金屬棚進行噴漿密封， 噴砼厚度為100mm。d、在金屬棚棚腿下放，挖出一個深600mm、長500mm、寬400mm的坑，進行澆筑作為金屬棚的棚腿基礎。附斷面支護圖2。

3.2 該支護方案針對原支護方案有如下幾處改進

a、U型棚加半徑加大100mm，外側采用背板密排，起到臨時支護作用，能有效控制冒頂。b、外側增加噴射混凝土100mm，因為該段地壓較大，該措施增強了整體支護強度。c、增加了錨索梁支護，增強了支護面積。d、增加了基礎，該措施有效防止了架棚后沉陷。e、棚間距為500mm，采取密集棚，在軟弱巖石施工中起到了良好的支護作用。

4 為有效控制頂板冒落采取的施工方法

4.1 為了有效地控制高冒區頂板冒落，采取了管棚超前支護法。

具體施工方法如下：在高冒區起點上方2m處，開始施工超前管棚。采用鉆機鉆設眼孔，采用Φ60mm鉆頭開孔鉆眼，鉆孔深度為3m。鉆完眼后，直接安注Φ57mm鋼管，鋼管長度為3m，鋼管間距≤200mm（含水豐富段，鋼管間距≤50mm）。為保證管棚的支護效果，其中1～6號鋼管垂直角度為1～2°，外扎水平角度為2～3°；7～14號鋼管垂直角度為4～8°，外扎水平角度為1～2°；15～40號鋼管垂直角度為8～10°，無外扎角。附管棚支護示意圖及鋼管角度安裝示意圖，見圖3。

4.2 當管棚施工完后，立即進行巷道的掘砌工作，其中每掘夠500mm，就架設U25型棚，為保證施工安全，掘砌段長不超過1m；當冒落嚴重時，可縮短掘砌段長為0.5m。

5 結束語

通過進行山西沁源梗陽煤礦的支護設計優化，目前施工隊組已順利通過高冒區。通過此項方案的成功實施，為類似的巖石松軟、基礎不穩定工程施工積累了寶貴的施工經驗，有一定的借鑒意義。

作者簡介：崔可存， 男，1972年11月生，2005畢業于河北工程大學礦建專業，助理工程師，畢業后一直從事現場工作，工作于河北邯鄲中煤三十一處，現在山西梗陽項目部任技術員。