内蒙五间房一矿软岩井巷施工技术探讨

高广远，黄尊英

(1.内蒙古华润电力五间房一矿，内蒙古 锡林浩特 026000，2.山东济宁兖州大统矿业公司，山东 济宁 272100)

1 概况

内蒙五间房一矿位于内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗西北部, 设计生产能力8Mt/a，地质资源量约1514.17Mt，可采储量832.88 Mt，设计服务年限74.4a。矿井采用斜井开拓，主斜井巷道净宽5.0m，巷道净高4.3m，坡度13°；副斜井巷道净宽5.4m，巷道净高4.3m，坡度5.5°；回风斜井巷道净宽5.4m，巷道净高4.3m，坡度23°。三条井筒以进入煤层为基准点，地面开挖位置平行错开布置，井筒断面均采用半园拱形式。

矿井工程地质条件较差，矿井属低瓦斯矿井，无地热危害，煤尘有爆炸危险性，煤层较易～易自燃。主采煤层为白垩系巴彦花组3-3煤，为2类褐煤。区内以软弱岩石为主，岩石的自然状态单轴抗压强度<10MPa，仅极少数点的粉砂岩、细砂岩自然状态下的单轴抗压强度>30MPa，为半坚硬岩石。本矿区煤层顶底板岩性比较复杂，成岩程度低、结胶程度差，岩石抗压强度除个别特殊点外，均为小于30MPa的软弱岩类，一般小于10MPa。岩石的结构呈层状，层理发育，在采掘过程中受落煤的振动影响，极易发生冒落。煤层最大抗压强度20.1MPa，最小2.9MPa，平均8.77 MPa，属软煤～中硬煤；顶、底板白垩系沉积岩最大抗压强度51.8MPa，最小 0.10MPa，平均12.05MPa，为软弱岩类。

从井筒施工揭露的实际情况看：该区岩石松软易碎，强度低。岩石强度低于煤层，煤层强度在井筒落底处约3～4MPa，岩石膨胀率在10%以下，一般5%左右，属于弱膨胀性软岩矿井。

该矿井主要充水含水层以孔隙含水为主，裂隙含水次之。矿井南区正常涌水量为135 m3/h，最大涌水量为235 m3/h，北区正常涌水量为490 m3/h，最大涌水量为577 m3/h,但受季节影响较大。

2 井筒施工工艺及支护方式

2.1 施工工艺

由于岩石松软，普通钻爆法无法施工。根据现场实际情况，三个井筒明槽段采用挖掘机施工，进入暗槽后副井筒采用综掘施工车辆运输，主、风井由于坡度大采用挖掘机施工箕斗提升，到底落平后采用综掘法施工。主井综掘机型号为EBZ-160型，副井、风井综掘机型号为EBZ-200型。

2.2 井筒支护方式

因该矿井岩石有成岩性差、松软易碎、强度低、遇水易膨胀的特点，并结合现场实践， 各井筒明槽段均采用钢筋混凝土砌碹方式支护，拱顶支护厚度400mm， 墙厚500 mm，配双层钢筋，钢筋规格为Ф18@300，巷道底板一次铺底400 mm片石砂浆，二次铺底400 mm厚混凝土。

井筒第三系黏土及白垩系基岩段施工时，经试验锚杆锚固力仅1t左右，无法使用。故一次支护采用网喷+钢支架，二次支护采用网喷。钢筋网为Ф6.5钢筋网片，钢支架为16号工字钢，棚距500～700 mm；一次支护喷射混凝土厚度210mm;二次支护喷射混凝土厚度140mm。

2.3 明槽回填

明槽回填是产生巷道变形底鼓的另一诱因。从现场施工效果看：明槽回填后，三条井筒都不同程度地产生了底板开裂、底鼓变形等现象。回填质量好坏，不但影响了井下渗水量大小，也影响了巷道变形的发生。因此，明槽回填应引起高度重视。

2.4 施工要点及教训

拱架加工时，要比设计适当放大，预留100mm左右，避免施工误差造成巷道净断面尺寸不足。

拱架安装时， 棚腿一定要落在实处，必要时可垫砼预制块或料石；拱架之间用联接杆固定牢固，形成整体，确保整体受力良好。

掘进时，不能一次掘到设计底面标高，应预留400～600mm保护层，防止综掘机来回走动碾压、拉槽，造成超挖，防止棚腿失稳变形，危及巷道安全。

铺底一般滞后工作面30m左右，如巷道有水铺底滞后距离应小于20m。

3 经验总结

1)在松软岩层中施工巷道,水的处理尤为重要，它是引起巷道底鼓、变形的主要诱因之一，对巷道的安全稳定极为关键。

2)该地区井筒涌水量主要受雨季影响较大。明槽段施工时，必须避开雨季,在雨季来临之前进入暗槽施工。本区雨季集中在6、7、8月三个月。

3)根据现场试验，在井筒岩石段，锚杆锚固力仅1t左右，因此锚杆支护不可行。同时，由于岩石过于松软易碎，采用网喷+钢支架进行支护较为适宜。

4)明槽回填是产生巷道变形底鼓的另一诱因，回填质量好坏影响了井下渗水量大小，也影响了巷道变形的发生。

5)该矿区煤层强度大于岩石，因此井下主要巷道必须布置在厚煤层中，并适当留设0.5～1.0m以上的底煤。

6)根据现场经验：在该类软岩施工井巷必须下底梁，片石砂浆铺底在该矿不适用，必须用混凝土铺底，厚度不小于400 mm。因反底拱施工耗时长，巷道空顶时间久，迎头易冒落，两帮压缩变形严重，因此在该矿井不宜采用反底拱处理底板。