大断面、长距离缓坡斜井基岩段快速施工方法

曾献喜

【摘要】本文以山西锦兴能源有限公司兴县肖家洼煤矿为例，详细介绍了采用普通钻爆法、中深孔光面爆破、全断面一次成巷作业法施工的施工方案。并详细介绍了机械化作业线配置，然后对其施工工艺和施工组织与管理做了详细的阐述，指出采用本文所述的施工方法，能够有效改善井筒运输距离长，通风难度大等不利因素，提高施工效率。

【关键词】大断面；长距离缓坡斜井；钻爆法；快速；施工

1前言

随着生产力的提高大型机械在现代化矿井中运用越来越广，为保证大型机械的运输、大断面缓坡斜井也成为众多现代化矿井的开拓方式，大断面缓坡斜井传统的施工方法有全断面施工法和分层施工法。一般高度小于4～5m、整体性好、稳定的巷道宜采用全断面施工法。

2工程概况

山西锦兴能源有限公司兴县肖家洼煤矿矿井设计生产能力为1000万吨/年，采用主、副斜井和回风斜井开拓，多水平盘区式开采。

主斜井倾角-6°，斜长3404m，直墙半圆拱形断面，掘进宽度5.3 m，掘进高度4.35米，基岩段设计为锚网喷支护，锚杆为Φ20×2200mm螺纹钢锚杆，树脂锚固剂锚固，间排距900×900mm，矩形布置；网片采用Φ6.5mm钢筋经纬网，网格100×100mm，规格1100mm×2000mm，全断面铺设；喷砼厚度150mm，强度C20。

影响主斜井施工的含水层主要为二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层，二叠系上统上石盒子组，石千峰组和三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层，第四系、上第三系孔隙含水层。井筒正常涌水量约13m3/h。

3施工方案及机械化作业线配置

3.1施工方案

采用普通钻爆法、中深孔光面爆破、全断面一次成巷作业法施工。初期支护紧跟工作面，井筒复喷与井筒掘进平行作业。

3.2机械化配套设备

为确保快速、优质、安全施工，实现多工序平行交叉作业，确定基岩段井筒采用斜井机械化配套作业线施工，其配套形式为：凿岩利用自制台架车分上下两层采用YT-29型凿岩机钻眼，工作面布置8～12台同时作业。装岩利用ZL-50型装载机，利用调车硐室调车，由无轨胶轮车运至业主指定地点。采用MQT-120锚杆机钻安拱部锚杆，利用MQB-70气腿式帮锚杆钻机钻安帮部锚杆。喷浆料由设在地面的混凝土集中搅拌站制作，运输车运至工作面，工作面布置两台PZ-Ⅶ型喷射机，井筒复喷在移动工作台上进行，与掘进平行作业。选择一台LA-130/8.5-20型和两台台LA-250/8.5-40螺杆式压风机。斜井内布置一路φ159×6m压风管，由临时压风机房经地面压风管向井口供风，并在井口附近设置油水分离器一个，斜井压风管下端接高压胶管，尾部设分风器，分别向各风动工具供风。 选用DC50-80×5型水泵（132kw）作为主排水设备，主排水管路选用Φ159钢管及快速接头，并在工作面用风泵或QOB-15N型隔膜泵把工作面的水排至主排水泵的吸水窝。

4施工工艺

4.1钻爆法掘进工艺

基岩段采用YT-29A型气动凿岩机钻眼，利用自制多功能作业台架车工作面布置8～10台分上、下层同时作业。操作人员执行七定（人、钻、位、眼、时、质、量）、一专（修钻）负责制，使用多炮杆导向，掌握炮眼角度。

炮眼布置根据岩性变化及时调整数量、深度、角度等有关参数。

出完每茬炮矸石后，利用作业台车先打拱部部分锚杆眼，边打边安装锚杆，而后在打掘进眼时，将拱部及两帮锚杆补齐。采取多组同时装药，约30～50min完成。放炮后通风30min左右吹散炮烟。

施工中采用3台JK-3型激光指向仪定向，中、顶部两台交替前移，互相校正，用以划定眼位，帮侧部一台控制腰线。

4.2装岩、排矸

装岩利用ZL-50型装载机，利用调车硐室调车，由胶轮车运至业主指定地点。为保证排矸速度，汽车队配备15辆排矸车，确保在一小时内完成排矸作业。

4.3锚网喷支护工艺

为配合长距离斜井的快速掘进，在掘进和运输设备生产能力有保障的情况下，加快支护速度、提高支护质量显得尤为重要。

4.4井筒铺底施工

为提高铺底速度，缩短工期，巷道复喷成巷后，永久腰线立即画好，根据腰线在巷道右帮永久水沟，水沟内沿至巷中施工400mm宽地坪，左帮施工宽500mm地坪，中间留出3800mm行车路线；两边地坪必须根据腰线抄平，待井筒掘进结束后，将中间3.8m宽底板清理到实底，利用原来施工的两边地坪作为模板，利用机械摊平、振捣。

4.5井筒防治水及过局部不良岩层施工

（1）井筒防治水采取以疏排为主，疏排、截导、注浆封堵相结合的综合治理方法。

（2）井筒揭露的富水点及淋水段疏干较困难，采取直接堵漏注浆方法封堵。

（3）井筒掘进接近可疑层位时，坚持“有疑必探、有水必注、先探后掘”的原则进行施工。

（4）井筒所穿过的较弱不良岩层应采取短段掘砌，加强支护，视地层情况采用格栅拱支撑超前锚杆或超前管棚注浆法超前支护、快速通过措施。

5施工组织与管理

5.1劳动力安排

井筒施工期间项目部配备24人，主斜井掘进队配备95人，机电队配備20人、汽车队配备40人。

5.2循环作业方式

主斜井井筒掘砌施工期间，采用专业和固定工序作业方式，主斜井综合队“滚班”制支护与掘进平行交叉作业，工作面后30-50m 进行混凝土支护或复喷成巷。机电运转维修及施工辅助工种采用“三八”作业制。工程技术人员及项目部管理人员实行全天值班制度。

5.3施工管理

对于斜井机械化的应用，相适应的施工管理就显得特别重要。加强综合队的管理，各班组负责各工序的施工，定量限时，“滚班制”作业，改变通常按工时交接班为按工序交接班，按循环图表要求控制作业时间，保证正规循环作业。每个班组的作业时间都进行考核，超时或提前都实行不同的奖惩措施，使劳动成果与经济收入直接挂钩，积极开展小指标劳动竞赛活动，提高职工的生产积极性，缩短正规循环的作业时间。辅助工为三班作业制：机电工采用大班、小班和包机班组三种形式，大班负责日常机电工作，小班采用三八制，负责处理24h的井上下机电故障；各班组对自用设备要及时进行维修和保养，并负责对使用过程中出现的故障及时处理，保证井下掘进工作顺利进行。设备维修应尽量不占用或少占用掘进时间。

四、施工效果

采用上述施工方法，合理安排、精心组织，客服井筒运输距离长，通风难度大等不利因素，自2010年7月1日进入基岩段掘进，至2011年8月11日井筒落底，共施工井筒2602m，会让硐室104.5m，联络巷343m，平均每天进尺7.5m，取得了3次月进尺突破300m的好成绩。

参考文献：

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