大断面斜井工程开挖与安全支护技术分析

摘  要：大断面斜井工程是一种在井巷开拓中以及矿井建设中常见的结构形式，在施工中要根据建筑结构特征合理施工，重视工程开挖处理，通过科学的方式合理施工。而在大断面斜井工程施工中安全支护是保障工程质量的重要因素。在施工中为了提升施工质量，就要重视安全支护管理，探究合理的开挖技术手段。基于此，文章主要对大断面斜井工程开挖以及安全支护技术进行了简单的分析研究。

关键词：大断面斜井工程;开挖;安全支护技术

中图分类号：TV732  文献标识码：A    文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00

随着社会经济高速发展，我国基本建设工程项目数量增多。大断面斜井工程作为一种复杂的工程项目，在施工中要根据工程地质状况条件，分析各项参数信息，合理选择施工技术属于手段，重视安全支护，进而在根本上保障工程项目稳步施工，有效的缩短施工工期。

1 大断面斜井工程开挖技术

1.1工程概况

某大断面斜井工程在施工中共有四条引水压力管道，每条压力管道的斜井段长度大致为78米，其倾角60°，垂高为67米，施工中成平行等距状态进行布置。在施工中其整体结构较为复杂，属于Ⅳ、Ⅴ类型的围岩。实施大断面斜井工程开挖技术是推动矿井资源整合，全面落实“一优三减”以及“四化”建设顶层目标的重要内容。

1.2导井开挖施工

在1～4号引水压力管道斜井施工中通过反井钻机进行处理，形成一个216mm的导孔，通过导向仪进行孔向控制，及时进行纠偏处理，在贯通导孔之后要在斜井之下安装1.4m的扩孔钻头，使其形成一个自下至上形成的直径为1.4m的导井[1]。在作业中通过压力管道的进行渣料的处理，利用装载机以及自卸车进行出渣处理。

1.2.1导孔钻设

通过LM-200型在反井钻机进行施工处理，在钻孔之前要进行基础浇筑施工，保障整体平衡性，在完整的基岩之上进行基础浇筑，保障基础上平面与水平面的夹角保持16°。进行混凝土浇筑中通过C20分两期进行浇筑，在钻机底脚螺栓埋设之后在进行二期的混凝土浇筑处理，保障钻机以及基础稳定衔接，通过钻机进行倾斜施工，避免出现移位等问题。通过216mm钻头进行导孔处理，在处理中要根据不同类型的围岩合理的控制工作的压力以及其转速。

1.2.2导孔扩孔

通过1.4m进行扩孔钻头处理，要慢速上提，使得钻头可以直接的与岩面接触，然后在慢慢的给劲，缓缓旋转钻头，根据岩石硬度要求进行钻机压力调整，及时做好出渣处理，避免出现堵孔等问题。在进行扩孔处理中要根据经验进行处理，合理控制导井倾斜率处理，在钻机钻进中分别在20m、40m、60m的位置上通过测斜仪进行处理，根据测斜结果适当的进行扩孔钻头的调整处理。

1.3导井扩挖

在工程施工中根据组织设计要求合理的确定施工方案，在施工中分析地质资料合理的进行导井的扩挖施工。

导井在施工中一次扩挖为6m，其二次扩挖则为全断面的14.04m。而因为6m的导井断面相对过大，综合地质资料信息可以发现在斜井段中穿过F2断层，其断层的破碎带相对较大，周边地质环境较差如果采用此种方式进行施工会存在诸多的安全隐患问题，为了提升施工质量，通过技术人员研究通过在原斜井开挖方案基础之上对其进行优化分析，通过将原有的6m导井优化为4m的导井，则可以提升施工安全性，增强稳定性[2]。

1.4导井开挖方案选择

在施工中压力管道斜井段的开挖断面呈现圆形，其直径为14m，倾角60°，在施工中总距离为105m，是一种大型的斜井开挖施工工程。

在施工中综合现场施工条件，分析机械设备水平，分析技术人员专业性，在施工中要通过自上而下的方式进行施工处理，通过手风钻进行钻孔处理，通过斜井井盖将1.4m的导井进行覆盖处理，将其作为施工作业的主要平台，根据其分层状况进行逐层的爆破扩挖处理。在施工中要根据状况合理的进行崩落孔以及光爆孔的布设处理。崩落孔通过32药卷进行处理，在施工中要根据实际状况合理处理，通过圆周分段的方式进行起爆，在爆破孔处理中通过非电毫秒雷管进行处理。

在施工中为了避免出现堵井等问题，可以通过“短进尺以及密集爆破”的方式进行处理，将开挖的高度控制在2.0左右，通过人工方式进行清面处理，在下平段则通过装载机进行出渣[3]。为了保障施工安全性，就要根据地质状况合理的进行临时性的支护处理，进而保障其整体安全性。

1.5全断面扩挖施工

压力管道斜井在扩挖完毕之后，要做好全断面的扩大处理。通过“边爆破、边支护”的方式进行施工，要上一个循环支护处理之后在进行下一循环的开挖处理。根据实际状况进行控制处理，保障施工质量。

1.5.1爆破设计

在压力管道位置很容易出现岩爆以及承压水等问题，在复杂的地质范围中要根据实际状况合理的調整爆破的参数信息。压力管道通过光面爆破的方式进行处理，合理的控制炮孔间距，将其控制在50cm中。

1.5.2开挖方案优化

在斜井施工中支护工程数量庞大，同时因为斜井的断面相对较大，在进行施工中要合理控制斜井倾角，通过全断面开开挖优化的方式进行处理，进行分序施工的方式进行处理可以充分的保障施工进度，提升工程质量。在施工中通过此种方式可以有效的提升工程进度。

2大断面斜井工程安全支护技术分析

2.1巷道变形机制

松散岩体具有抗拉、压、剪的强度相对较低，具有一定的流变性、重塑性特征，受到低压松动的影响会破坏巷道。在进行巷道开挖之后上覆盖的破碎岩层应力平衡会收到二次影响与破坏，这样则就会影响结果的承载性，导致其出现变形以及失稳等问题，影响了支护结构的整体稳定性。在实践中其会出现局部的塌方、塑性挤压以及滑动变形等问题，此种类型的岩体巷道底板稳定性不足，底板的岩体位移以及破坏性的范围较大，属于移动挤压流动性的底鼓问题。

2.2支护难度分析

综合围岩变形机制，分析其特点在施工中可以通过U型钢棚支护进行处理，此种类型的钢支护效果会收到强度以及刚度、结构稳定性等因素的影响。为了提升支架受力结构的均匀性，在施工中会造成集中荷载以及偏心荷载出现支架失稳破坏等问题，这样在成巷之后通过壁后进行注浆处理，要改善支架，优化围岩结构的稳定性，优化二者的相互作用关系，达到提升支架承载能力的目的。

2.3大断面斜井工程安全支护技术

巷道底板稳定性不足则就会产生挤压流动性底鼓的问题，这样则就会加剧两帮内移，因为U型钢支架的抗侧压能力不足，通过增设反底拱支护构建的方式进行处理可以达到控制底鼓的问题，进而增强整体的稳定性，其主要方案如下。

2.3.1全断面U型钢

通过带底拱的U36型钢金属支架作为混凝土支护处理，刚性连接，实现其全断面的支护处理，进而充分的提升围岩受力条件以及状况。在处理中因为围岩条件相对较为恶劣，通过刚性连接进行混凝土浇筑可以提升支撑结构的整体强度，增强刚度级别参数。

2.3.2底拱连锁梁

为了充分的保障巷道使用连锁性，合理的预防底鼓等问题，通过底板连锁梁的重点支护模式。在临近的底拱之间通过3道1米长的U36刚性底盘进行连接，通过增大底拱以及底板的接触面积则可以有效的提升稳定性，保障其受力面积均匀性，有效的增强支架的稳定性[4]。

2.3.3壁后注浆

壁后注浆主要通过以填充为主，通过此种方式可以充分的改善支架整体的受力条件以及状态，达到提升支架成整体承载力，强化支护阻力的作用。在浆液流动性的作用之下进行浅部破碎围岩的加固处理，可以提升顶板岩体的整体性能，增强承载能力，这样支架与围岩则就会形成一个统一的、安全的承载结构，具有有效的封闭特征，可以避免水造成的软化、泥化影响，降低了水分对支架造成的侵蚀性影响。

2.4施工方案与设计参数

2.4.1临时性支护

在施工中为了提升掘进面的安全性，避免顶板出现垮落等问题，在施工中可以通过2根矿工钢作为前探梁，设置三道挂钩，通过圆钢加工形成。

在进行风镐刷岩之前，要做好找顶处理，在保障无危岩之后通过钻气腿进行处理，将其作为临时支柱正顶2根，在两腮要分别通过1根顶网作为临时性的支出，加固存在的不稳定岩快，做好临时性加固处理，提升整体稳固性。

2.4.2永久性支护

在施工中通过全断面铺设4～40*40mm的编制网进行铺设，合理控制规格间距[5]。钢丝网的连接位置要同工锚杆与加钢筋的梯子梁进行处理，时期紧贴岩面，将接缝长度控制在100mm左右，通过带底拱的U36型钢支架进行刚性连接处理，在临近的两个底拱之间要做好底盘连接处理，通过螺栓进行固定处理。

进行混凝土浇筑处理，根据设计要求合理的进行立模浇筑砼，通过试验室进行取样适配，确定其配合比合理控制。

在混凝土初凝之后要在每8m的一个循环进行混凝土壁后填充注浆处理，合理控制注浆孔间距，做好裂隙的填充处理，保障井壁与岩层之间结合紧密，进而提升整体的承载力。

2.5智能化监控，强化“四化”建设

推进“四化”建设，提高矿井施工科技性，实现“少人则安、无人则安”目标，通过布控智能化布控系统，实现视频监视全面覆盖，做到安全信息化管理;合理利用小型电力铲车等自动化设备，提升法制质量，全面落实“一优三减”和“四化”建设的内容与要求。

3结语

在进行斜井开挖施工中要根据实际的状况合理选择施工工序与技术防范，针对复杂地质条件之下的大断面斜井问题，要做好斜井的安全支护，进而为各项工作提供基础支持，导井袋面是直接决定了斜井开发质量以及进度的关键性因素。在施工中要根据围岩状况合理的进行爆破参数调整，提升开挖质量，避免超欠挖而造成的各种安全隐患问题，在施工中要合理控制，切实提升施工安全性。

参考文献

[1]戴彬.大断面副斜井快速掘進工艺研究[J].内蒙古石油化工，2019，45（04）：123-124.

[2]王宏伟.大断面副斜井快速掘进工艺优化[J].山东煤炭科技，2018（06）：13-14+16+18.

[3]孙国慧.大断面斜井快速掘进工艺方案研究[J].山东煤炭科技，2018（05）：30-31.

[4]马冲飞.技改矿井大断面岩巷快速掘进技术浅析[J].中国新技术新产品，2016（13）：95-96.

[5]李毅红，何刚，董万江.国内大断面长距离缓坡副斜井的应用[J].露天采矿技术，2015（11）：21-23+28.

收稿日期：2019-10-22

作者简介：于海军（1985—），男，甘肃灵台人，本科，工程师，研究方向：煤矿安全技术管理。