穿过松软回填土层暗槽施工工艺及实效

文/高瑞芳

穿过松软回填土层暗槽施工工艺及实效

文/高瑞芳

山不拉煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗纳日松镇境内，是中煤第一建设有限公司转型发展自主收购的第一座煤矿。山不拉煤矿为整合矿井，由原山不拉煤矿、高家梁煤矿、焦粉厂煤矿及扩区组成，整合后新井田面积为6.357km2，可采储量32.55mt，原生产规模为60万吨。因煤层赋存较薄，为避免出现割底现象，山不拉煤矿积极采用煤矸分流措施，从生产源头减少矸石割除量，以提高原煤煤质。故此，矿井技术改造期间，决定新增一条矸石斜井，坡度为12°。由于矸石斜井开口地段均为回填土，如全部采用明槽施工，工程量较大。山不拉煤矿党政领导班子最终决定采用明槽和暗槽两部分进行施工。本文就山不拉煤矿矸石斜井暗槽施工工艺及应用进行了阐述。

一、暗槽施工方法

当明槽开挖到设计位置后，进入暗槽施工地段。由于明、暗槽地段均为回填土，周围均是松软浮土，暗槽施工时四周浮土向中心坍塌，无法施工。因此,由迎头向后5m架设U29钢棚，棚间距500mm。

为防止U型棚下沉，明槽架设支架前，应根据中腰线，在位于架设U型棚棚腿下部墙基基底将浮土进行初步清理，然后两侧用片石堆砌垫实墙基，找平后沿井筒方向铺设长度为5m的14#槽钢。当调整好U型棚的技术参数后，将棚腿与槽钢之间焊接牢固。U型棚安装时，须与垫底槽钢焊牢，第一架U型棚两侧用4根地锚固定，U型棚迎山；第二架U型棚架设完成后，及时与第一架U型棚采用C型钢全断面密背焊牢。后续U型棚均按本方案架设，直至5mU型棚架设完毕。确定钢棚架设牢固后，再进行明槽与暗槽过渡段的施工，最后在已架设好的U型棚掩护下进行暗槽段施工。施工方法如下：

1.根据中腰线，画好巷道轮廓。在巷道底部预留长3m×宽2m×高2m土堆作为操作平台，并防止迎头片帮。

2.在迎头根据设计施工超前撞楔 （撞楔材质为1.5寸钢管，长度为2m，1.5寸无缝钢管前端削尖长度不小于200mm），超前管棚的开孔位置紧贴上一架U型棚外口，拱部管棚倾角-5°，帮部沿巷道方向外扩张3°施工。管棚间距为200 mm，全断面敷设。施工期间，一人握着撞楔前端，一人手持大板放在撞楔未端，另一人负责用大锤将撞楔砸入土层中，撞楔外露长度不超过200mm。如土层变硬人工无法钻进撞楔眼孔时，采用风煤钻配合42mm羊角钻头，麻花钻杆长度2 m，每钻好1个眼孔，及时将撞楔插入孔内，撞楔外露长度不超过200mm。

3.巷道掘进采用“导硐法”挖土。先由人工掏出上部拱梁位置，上好拱梁，再开挖两侧棚腿及柱窝空间，并安装棚腿。U型棚棚腿下部用14#×400mm长槽钢穿鞋，鞋底堆砌片石垫砌密实，底拱滞后迎头3m施工安装。每架棚鞋与棚鞋之间用电焊焊接，形成整体。随着迎头施工往前推进，挖一棚架一棚，直至巷道全部进入坚硬土层。

二、巷道支护

1.巷道支护形式

架设U型棚棚梁时，采用2道前探梁，前探梁材质为11#矿用工字钢，长度为4m，自制吊环，每根前探梁设3个吊环，吊环与前探梁之间使用木刹刹紧，从而使棚梁搭在前探梁上方，并将其固定。

棚梁与棚腿之间，需用连接卡子拧紧,扭矩不得小于200N.m；短掘短支，掘够一架棚距时，及时架设U型棚，暗槽段金属棚间距400mm，棚与棚之间采用连接拉杆固定，全断面敷设400mm×140mm× 3mmC型钢，C型钢凹槽向下，焊接牢固。

2.巷道加强支护

当进入暗槽段 61.7m后，将从回填土段进入第四系表土层实土段。但由于是过渡阶段，本暗槽段U型棚存在不同程度的下沉，最大下沉量达 250mm（迎头退后11～16m），其余下沉处下沉量为30～100mm。因此必须进行加强支护。

（1）停止掘进，底拱至铺底下口采用毛石回填，反底拱以下松软土层，开挖后先运出浮土，初步夯实后，换填片石并用砂浆进行密实充填，以反底拱最凹处平面为准，底板范围内全部置换为砂浆片石。

（2）将埋设的底梁与棚腿焊接一体。两反底拱之间使用14#槽钢连板焊。墙基处则是将棚腿下浮土掏空，充填砂浆片石。钢梁底座铺设在300*400砂浆片石上方。

（3）整个暗槽段采用素砼进行铺底，全断面喷浆。喷浆时，在U型棚内全断面挂网。网片采用￠6.5mm的盘圆点焊而成，网孔规格为 80×80mm。网片压茬不少于100mm。网片与U型棚采用14#铁丝绑扎牢固。砼强度不小于C20，厚度150mm，与U型棚喷平。

（4）明槽、暗槽40米段（各20米），采用11#矿用工字钢进行再加固。暗槽上部成巷地段进行底板硬化，厚度300mm，强度C30.

（5）停头期间，还应加强对暗槽顶板下沉及棚梁变形量的观测工作，如变形过大，要及时调整支护方案。暗槽段对应上部地段加强管理，严禁车辆通行，并作好相关的警示标识。

三、施工期间安全注意事项

1.每架设好一架U型棚后，需及时施工超前撞楔，严禁超距离掘进，超过撞楔的有效范围。每次施工撞楔时，必须先将迎面即将脱落的土层，利用撬棍凿掉，并在已架设好后棚子掩护下进行。施工期间，1人操作，1人监护，最大空顶距不超过300mm。当撞楔进入土层300mm后，扶撞楔前端人员必须向后撤到安全地点，防止撞楔进入土层过程中，导致撞楔周边的土层片落伤人。

2.巷道开拓，采用风镐并根据土层稳定的实际情况进行掘进。若土层稳定性较差，应小断面掘进，做好临时支护后，逐步扩大直到设计断面，及时进行架棚支护。

3.组装U型棚时，应严格按规范要求组装，卡兰螺栓预紧力必须达到设计要求，防止卡兰螺栓下滑砸人。

四、结论

山不拉煤矿矸石斜井暗槽段施工，穿过松软回填土层，支护难度大，危险系数较高。为此，山不拉煤矿技术人员采用超前撞楔、U型棚支护、片石置换底板浮土并密填砂浆、两反底拱之间使用14#槽钢连板焊等方式，穿越回填土地段。该施工方案设计合理，支护到位，措施得力，最终安全、顺利通过了回填土地段，为矿井今后施工类似土层地段，积累了丰富的实践经验。

（作者单位：中煤第一建设有限公司山不拉煤矿）

（责任编辑：周琼）