穿過松軟回填土層暗槽施工工藝及實效

文/高瑞芳

穿過松軟回填土層暗槽施工工藝及實效

文/高瑞芳

山不拉煤礦位于鄂爾多斯市準格爾旗納日松鎮境內，是中煤第一建設有限公司轉型發展自主收購的第一座煤礦。山不拉煤礦為整合礦井，由原山不拉煤礦、高家梁煤礦、焦粉廠煤礦及擴區組成，整合后新井田面積為6.357km2，可采儲量32.55mt，原生產規模為60萬噸。因煤層賦存較薄，為避免出現割底現象，山不拉煤礦積極采用煤矸分流措施，從生產源頭減少矸石割除量，以提高原煤煤質。故此，礦井技術改造期間，決定新增一條矸石斜井，坡度為12°。由于矸石斜井開口地段均為回填土，如全部采用明槽施工，工程量較大。山不拉煤礦黨政領導班子最終決定采用明槽和暗槽兩部分進行施工。本文就山不拉煤礦矸石斜井暗槽施工工藝及應用進行了闡述。

一、暗槽施工方法

當明槽開挖到設計位置后，進入暗槽施工地段。由于明、暗槽地段均為回填土，周圍均是松軟浮土，暗槽施工時四周浮土向中心坍塌，無法施工。因此,由迎頭向后5m架設U29鋼棚，棚間距500mm。

為防止U型棚下沉，明槽架設支架前，應根據中腰線，在位于架設U型棚棚腿下部墻基基底將浮土進行初步清理，然后兩側用片石堆砌墊實墻基，找平后沿井筒方向鋪設長度為5m的14#槽鋼。當調整好U型棚的技術參數后，將棚腿與槽鋼之間焊接牢固。U型棚安裝時，須與墊底槽鋼焊牢，第一架U型棚兩側用4根地錨固定，U型棚迎山；第二架U型棚架設完成后，及時與第一架U型棚采用C型鋼全斷面密背焊牢。后續U型棚均按本方案架設，直至5mU型棚架設完畢。確定鋼棚架設牢固后，再進行明槽與暗槽過渡段的施工，最后在已架設好的U型棚掩護下進行暗槽段施工。施工方法如下：

1.根據中腰線，畫好巷道輪廓。在巷道底部預留長3m×寬2m×高2m土堆作為操作平臺，并防止迎頭片幫。

2.在迎頭根據設計施工超前撞楔 （撞楔材質為1.5寸鋼管，長度為2m，1.5寸無縫鋼管前端削尖長度不小于200mm），超前管棚的開孔位置緊貼上一架U型棚外口，拱部管棚傾角-5°，幫部沿巷道方向外擴張3°施工。管棚間距為200 mm，全斷面敷設。施工期間，一人握著撞楔前端，一人手持大板放在撞楔未端，另一人負責用大錘將撞楔砸入土層中，撞楔外露長度不超過200mm。如土層變硬人工無法鉆進撞楔眼孔時，采用風煤鉆配合42mm羊角鉆頭，麻花鉆桿長度2 m，每鉆好1個眼孔，及時將撞楔插入孔內，撞楔外露長度不超過200mm。

3.巷道掘進采用“導硐法”挖土。先由人工掏出上部拱梁位置，上好拱梁，再開挖兩側棚腿及柱窩空間，并安裝棚腿。U型棚棚腿下部用14#×400mm長槽鋼穿鞋，鞋底堆砌片石墊砌密實，底拱滯后迎頭3m施工安裝。每架棚鞋與棚鞋之間用電焊焊接，形成整體。隨著迎頭施工往前推進，挖一棚架一棚，直至巷道全部進入堅硬土層。

二、巷道支護

1.巷道支護形式

架設U型棚棚梁時，采用2道前探梁，前探梁材質為11#礦用工字鋼，長度為4m，自制吊環，每根前探梁設3個吊環，吊環與前探梁之間使用木剎剎緊，從而使棚梁搭在前探梁上方，并將其固定。

棚梁與棚腿之間，需用連接卡子擰緊,扭矩不得小于200N.m；短掘短支，掘夠一架棚距時，及時架設U型棚，暗槽段金屬棚間距400mm，棚與棚之間采用連接拉桿固定，全斷面敷設400mm×140mm× 3mmC型鋼，C型鋼凹槽向下，焊接牢固。

2.巷道加強支護

當進入暗槽段 61.7m后，將從回填土段進入第四系表土層實土段。但由于是過渡階段，本暗槽段U型棚存在不同程度的下沉，最大下沉量達 250mm（迎頭退后11～16m），其余下沉處下沉量為30～100mm。因此必須進行加強支護。

（1）停止掘進，底拱至鋪底下口采用毛石回填，反底拱以下松軟土層，開挖后先運出浮土，初步夯實后，換填片石并用砂漿進行密實充填，以反底拱最凹處平面為準，底板范圍內全部置換為砂漿片石。

（2）將埋設的底梁與棚腿焊接一體。兩反底拱之間使用14#槽鋼連板焊。墻基處則是將棚腿下浮土掏空，充填砂漿片石。鋼梁底座鋪設在300*400砂漿片石上方。

（3）整個暗槽段采用素砼進行鋪底，全斷面噴漿。噴漿時，在U型棚內全斷面掛網。網片采用￠6.5mm的盤圓點焊而成，網孔規格為 80×80mm。網片壓茬不少于100mm。網片與U型棚采用14#鐵絲綁扎牢固。砼強度不小于C20，厚度150mm，與U型棚噴平。

（4）明槽、暗槽40米段（各20米），采用11#礦用工字鋼進行再加固。暗槽上部成巷地段進行底板硬化，厚度300mm，強度C30.

（5）停頭期間，還應加強對暗槽頂板下沉及棚梁變形量的觀測工作，如變形過大，要及時調整支護方案。暗槽段對應上部地段加強管理，嚴禁車輛通行，并作好相關的警示標識。

三、施工期間安全注意事項

1.每架設好一架U型棚后，需及時施工超前撞楔，嚴禁超距離掘進，超過撞楔的有效范圍。每次施工撞楔時，必須先將迎面即將脫落的土層，利用撬棍鑿掉，并在已架設好后棚子掩護下進行。施工期間，1人操作，1人監護，最大空頂距不超過300mm。當撞楔進入土層300mm后，扶撞楔前端人員必須向后撤到安全地點，防止撞楔進入土層過程中，導致撞楔周邊的土層片落傷人。

2.巷道開拓，采用風鎬并根據土層穩定的實際情況進行掘進。若土層穩定性較差，應小斷面掘進，做好臨時支護后，逐步擴大直到設計斷面，及時進行架棚支護。

3.組裝U型棚時，應嚴格按規范要求組裝，卡蘭螺栓預緊力必須達到設計要求，防止卡蘭螺栓下滑砸人。

四、結論

山不拉煤礦矸石斜井暗槽段施工，穿過松軟回填土層，支護難度大，危險系數較高。為此，山不拉煤礦技術人員采用超前撞楔、U型棚支護、片石置換底板浮土并密填砂漿、兩反底拱之間使用14#槽鋼連板焊等方式，穿越回填土地段。該施工方案設計合理，支護到位，措施得力，最終安全、順利通過了回填土地段，為礦井今后施工類似土層地段，積累了豐富的實踐經驗。

（作者單位：中煤第一建設有限公司山不拉煤礦）

（責任編輯：周瓊）