復雜條件下的特殊巷道施工新工藝

姚仲寶

（準格爾旗云飛礦業有限責任公司串草圪旦煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010308）

復雜條件下的特殊巷道施工新工藝

姚仲寶

（準格爾旗云飛礦業有限責任公司串草圪旦煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010308）

在煤礦生產中，安全責任重于一切。技術人員確定工程施工方案時，往往選擇傳統的安全可靠的施工工藝，很少創新既安全可靠又經濟高效的施工方法，尤其是一些條件復雜、永久服務的特殊巷道。在內蒙古開灤投資公司云飛礦業有限責任公司，施工礦井中央水倉時，打破傳統支護觀念，采用了新的施工工藝，取得了很好的效果。

復雜條件；特殊巷道；施工

0 引言

內蒙古開灤投資公司云飛礦業有限責任公司是一個技改礦井。前身是個小型的煤礦，雖然有中央水倉，但是隨著礦井的技改延伸，不僅中央水倉的位置不合理，而且從設計上存在缺陷。主、副水倉和吸水井之間沒有安設水閘門，不能實現主、副水倉的隔離倒倉，水倉的淸於工作無法進行，也不符合設計規范要求。

1 簡單概況

1.1 礦井概況

云飛礦業有限責任公司位于內蒙古自治區東勝市準格爾旗薛家灣鎮東南面43km處，行政隸屬于準格爾旗魏家峁鄉管轄。隔黃河與山西省河曲、偏關兩縣相望。開灤（集團）對其控股進駐礦井進行管理后，按照安全高效礦井的建設及管理模式，依靠科技進步，將其改造成為一座安全、高效、環保的大型現代化礦井。礦井改擴建后生產能力為3.0Mt/a。

1.2 礦井地形地貌

本區位于鄂爾多斯高原東南部，區內地形總體趨勢是西北高，東南低，本區為典型侵蝕性黃土高原地貌，地形起伏較大，溝谷縱橫，溝深壁陡，植被稀少。鄰近的最大地表水系黃河流經本區東緣，從高崖頭西折經榆樹灣、馬柵向西而去。區內最大溝谷為罐子溝、磁窯溝，其它主要溝谷還有碓臼溝、三道溝、二道溝等。這些溝谷除罐子溝有常年溪流外，其它溝谷旱季一般干涸無水，雨季可形成短暫洪流。

1.3 井田地層及地質構造

本區域地層是準格爾煤田晚古生代聚煤盆地，煤系為石炭～二迭系，為一走向北東，傾向北西的單斜構造，屬于構造簡單地區。準格爾煤田位于華北地臺鄂爾多斯臺向斜東緣，山西斷隆之西緣。總體構造為一走向近南北，傾向西，傾角10°以下，具有波狀起伏的單斜構造。

1.4 水文地質條件

（1）井田內小溝谷發育，井田西部的罐子溝內常年有溪流，旱季流量小，雨季流量大。其上游流量24.6L/s，下游流量58.0L/s。，在溝谷內有泉水出露，流量一般在0.102L/s～0.325L/s之間，流量最大為5.0L/s，出水層位為6號煤層頂板砂巖。

（2）本區地下水受氣候動態變化較小。基巖承壓水的水位與水量基本不受氣候影響，松散層潛水的水位與水量隨著季節有一定變化，雨季水位上升，水量增加；旱季水位下降，水量減少。區內地表水受氣候動態變化較大，雨季流量增大，旱季無水。

（3）本區松散層全區發育，分布廣、厚度大，所以潛水主要接受大氣降水的垂直滲入補給。碎屑巖類承壓水主要接受地下逕流補給，上部潛水的下滲補給。在基巖出露處，直接接受大氣降水的補給。深部石灰巖與黃河水形成互補關系。同時，石灰巖承壓水還可通過裂隙對煤系地層的含水層進行地下水補給。礦井正常涌水量為100m3/h，最大涌水量為120m3/h。

1.5 礦井開拓方式

原有礦井采用斜井單水平開拓方式，在礦井工業場內布置主、副斜井和回風斜井三個井筒。由于礦井各生產系統已經形成，現有井筒能夠滿足改擴建后使用要求，因此，礦井改擴建后開拓方式不變，仍利用現有井筒。

2 原有中央水倉（圖1）

圖1

礦井現有服務水倉在傾斜方向位于礦井的中游。生產區域位于礦井的下部，所有生產區域的涌出水量全部依靠水泵和排水管路泵排入水倉。原有水倉從設計上存在缺陷，主、副水倉只能同時使用，不能實現一個水倉使用一個水倉淸於。等到整個水倉完全於滿后只能靠水泵連水帶淤泥混合泵出，水泵損壞頻繁，維修和更換非常麻煩，有可能出現全部水泵損壞礦井無法泵水，釀成重大事故。

3 新中央水倉的設計與施工

3.1 新中央水倉設計（圖2）

圖2

礦井新的中央水倉由邯鄲設計院初設，經過云飛礦業公司相關技術人員審核修改后定稿。新的水倉考慮為整個礦井長期服務為出發點，位置選擇礦井的最底部，所有區域的涌水都可以經過短途管路泵排直接或經過泄水鉆孔流入水倉。

3.2 中央水倉的地質條件

為考慮中央水倉便于施工，選擇在六煤及其底板中布置。該區域位于雙棗溝向斜軸部附近，地質構造復雜，受雙棗溝向斜的影響，褶曲發育，巖層產狀變化大，節理發育、破碎，穩固性較差，受力易抽冒，六煤底板巖性主要為蜂窩狀中砂巖。

3.3 中央水倉的傳統施工

中央水倉臨時支護采用錨桿支護，然后進行澆注300mm厚C25混凝土拱碹的方法進行加強支護和防滲漏處理。這種施工方法是最牢固、最永久的是支護方式。不過，按這種方法施工的成本很大，施工進度很慢，滿足不了解決礦井眼前急需投入使用的問題。

3.4 中央水倉新的施工方法

（1）中央水倉的掘進斷面是4.1m×2.8m的直墻半圓拱。初期的支護和傳統的施工方方法一致，采用錨網支護。頂錨桿選用2.2米的Φ20mm左旋等強螺紋鋼錨桿配合150mm×150mm×8mm的預應力托盤，頂錨桿的間排距800mm×800mm；幫錨桿選用2.0m的Φ18mm右旋等強錨桿配合120mm×120mm×8mm的預應力托盤，錨桿間排距800mm×800mm；全斷面鋪設鋼筋網。在巷道頂部布置兩趟錨索，選用10.3m的Φ15.24mm的錨索配合不小于300mm×300mm×10mm的金屬托盤使用，錨索間排距1600mm×2400mm。

（2）水倉掘進工作完成后對其進行噴漿，強度達到C25，厚度150mm。養護效果達到后，再進行第二次錨網支護，支護參數和技術要求與初次支護一致，第二次錨網支護完成后第二次進行噴漿，厚度150mm，使其噴漿總厚度達到300mm。最后，底板用混凝土硬化，強度C20，厚度200mm。

4 效果比較

（1）支護效果。傳統支護施工方法中澆筑混凝土拱形碹雖然支護強度大，但局限于井下的施工條件，依靠人工輸料，拱形混凝土碹和錨網支護之間不可能封實，是一種被動支護，初期對巷道圍巖的支護僅依靠錨網支護。而采取的新工藝的兩層錨網支護，都是主動支護，而且兩層錨網和噴射的混凝土合成一體形成鋼筋混凝土結構，支護強度大大加強。

（2）傳統施工方法工藝復雜，用工多，成本很高；而新的施工工藝簡單，易操作，施工進度快捷。不僅支護效果優于傳統工藝，而且能夠滿足盡快投入使用的需要。

姚仲寶（1971—），男，河北唐山人。1993年畢業于阜新礦業學院采礦工程專業，高級工程師，從事采礦技術與管理工作。