斜井掘進(jìn)表土段錨注法短管棚進(jìn)硐支護(hù)技術(shù)

一、項(xiàng)目概述
　　糯東煤礦是貴州省“西電東輸”工程新建興義電廠供煤的主要支撐工程。糯東井田位于貴州省普安縣南部，行政區(qū)劃屬樓下鎮(zhèn)、青山鎮(zhèn)及雪浦鄉(xiāng)管轄。公路從樓下到興義市56km，至普安縣城77km。礦井總資源量98214萬(wàn)t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量17218萬(wàn)t，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.40Mt/a，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)服務(wù)年限為51.2a，其中礦井第一水平服務(wù)年限為21.7a。礦井采用平硐-斜井綜合開(kāi)拓方式，初期布置五條井筒，分別為主平硐、副平硐、進(jìn)風(fēng)斜井和一、二號(hào)回風(fēng)斜井，三條斜井的設(shè)計(jì)斷面為21.3m2，設(shè)計(jì)坡度分別為-23°、-20°、-20°。副平硐、進(jìn)風(fēng)斜井主要進(jìn)風(fēng)，主平硐輔助進(jìn)風(fēng)，一、二號(hào)回風(fēng)斜井回風(fēng)。
　　二號(hào)回風(fēng)斜井井口設(shè)計(jì)底板標(biāo)高1480m，井筒凈高4.5m，凈寬5.0m，開(kāi)口段設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)為S8的C30鋼筋混凝土永久支護(hù)，d=400mm，井筒坡度-20°，井口坐標(biāo)：X=2813108.00，Y=35487185.00，Z=+1480.00，α=284°00′00″。
　　二、施工方案
　　目前，我國(guó)煤礦斜井通過(guò)較薄表土層一般采用大揭蓋、疏干、板樁等方法，遇到中厚和厚表土層時(shí)，這些方法就難以通過(guò)，斜井表土施工方法，應(yīng)根據(jù)表土性質(zhì)、地下水情況、井筒傾角和斷面大小等因素選擇，凍結(jié)法、帷幕法等在技術(shù)上是可行的，但工藝復(fù)雜，需要大型設(shè)備，工期長(zhǎng)，成本高。二號(hào)回風(fēng)斜井開(kāi)口段主要為第四紀(jì)坡積、洪積或滑坡體，土體膠結(jié)度差、松散，透水性強(qiáng)，極易引起滑動(dòng)、塌方、流動(dòng)位移，危險(xiǎn)性大，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，成為制約井筒安全、快速掘進(jìn)的主要因素；因云貴地區(qū)雨量充沛，致使硐內(nèi)頂、幫淋水大，在施工過(guò)程中極易出現(xiàn)片幫、漏頂，為此，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn)行了廣泛的調(diào)研和論證，對(duì)幾個(gè)施工方案進(jìn)行比較后，確定了采用注漿法短管棚作為超前支護(hù)，網(wǎng)噴格柵拱架作為初期支護(hù)，鋼筋混凝土作為永久支護(hù)的方式。
　　每個(gè)循環(huán)開(kāi)挖前，將長(zhǎng)度3～5m，靠前端1m鉆有注漿孔的短管棚（Ф38×3mm無(wú)縫鋼管），從格柵鋼拱架中間打入，短管棚從起拱線下500mm起沿線外鉆設(shè)，環(huán)向間距200mm，環(huán)向外插角3°～5°，單次超前支護(hù)長(zhǎng)度3～5m，超前支護(hù)搭接長(zhǎng)度不小于1.5m，外露長(zhǎng)度不超過(guò)200mm，采用單液水泥漿或加入早強(qiáng)減水劑注漿作為超前支護(hù)，開(kāi)挖后，及時(shí)掛網(wǎng)架立錨固格柵拱架并噴漿（厚240mm）作為初期支護(hù)，然后采用鋼筋混凝土作永久支護(hù)。
　　說(shuō)明：圖中尺寸單位除鋼材直徑為mm外，其余均以cm計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
　　每次開(kāi)挖長(zhǎng)度不得大于1000mm，開(kāi)挖后立即掛網(wǎng)架立上部鋼筋格柵拱架進(jìn)行噴砼支護(hù)，格柵拱架間距600mm（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際適當(dāng)加密和放寬）；然后開(kāi)挖兩側(cè)導(dǎo)坑（每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度不得大于1000mm）及部分中槽，掛網(wǎng)架立下部鋼筋格柵拱架并進(jìn)行噴砼支護(hù)，最后開(kāi)挖中槽，并對(duì)底板采用M5漿砌石（根據(jù)底板土層密實(shí)度確定厚度）進(jìn)行處理，噴漿（C20標(biāo)號(hào)）累計(jì)厚度240mm。開(kāi)挖時(shí)如遇風(fēng)化基巖無(wú)法進(jìn)行挖掘時(shí)，可采用弱爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖，整個(gè)區(qū)段必須遵循“短進(jìn)尺，早支護(hù)，強(qiáng)支護(hù)”的原則；每開(kāi)挖及線外支護(hù)長(zhǎng)度3.6～4.8m，即進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的永久鋼筋砼支護(hù)；排矸采用4m3翻斗礦車， 40kw臨時(shí)絞車提升至地面，人工翻矸碾壓平場(chǎng)。格柵拱架制作及安裝見(jiàn)附圖。
　　三、施工工序
　　超前短管棚支護(hù) →上部導(dǎo)坑開(kāi)挖 →上部掛網(wǎng)拱架及噴砼支護(hù)→下部?jī)蓚?cè)導(dǎo)坑及部分中槽開(kāi)挖→下部掛網(wǎng)拱架及噴砼支護(hù)→中槽開(kāi)挖及底板處理→ 永久鋼筋砼施工
　　四、施工工藝及方法
　　1、超前短管棚施工。 超前短管棚采用φ38×3mm無(wú)縫鋼管，為方便注漿，短管棚靠前端1m必須鉆注漿篩孔，孔距200mm，鉆孔直徑5-8mm，管頭焊成圓錐型或作成斜面，以便于入孔；短管棚從起拱線下500mm開(kāi)始布設(shè)在巷道拱部， 環(huán)向間距為200mm， 外插角3°～5°，施工徑向誤差不大于100mm，單循環(huán)長(zhǎng)度為3～5m，超前搭接長(zhǎng)度不小于1.5m，尾端外露長(zhǎng)度不大于200mm；鉆孔前，精確標(biāo)定孔的平面位置、傾角、外插角，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)，鉆孔外插角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強(qiáng)度而定，控制在2°～5°范圍內(nèi)，嚴(yán)格控制鉆孔平面位置，短管棚不得侵入巷道開(kāi)挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交，經(jīng)常測(cè)量孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時(shí)糾正；采用木跳板及鋼管腳手架搭設(shè)鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)應(yīng)一次性搭好，可供2～3臺(tái)以上風(fēng)鉆或電鉆鉆孔， 根據(jù)土層情況，采用煤電鉆成孔，為了便于安裝導(dǎo)管，鉆頭直徑采用φ42～φ45mm，鉆孔施工完畢后，采用煤電鉆或風(fēng)鉆將短管棚送入已施工好的鉆孔內(nèi)；每鉆好一孔，經(jīng)檢驗(yàn)合格后及時(shí)下管，短管棚尾部必須搭接到格柵拱架背上，采用單液水泥漿或加入早強(qiáng)減水劑，水灰比0.6，用P042.5普通硅酸鹽水泥，在有淋水時(shí)，采用水泥、水玻璃雙液注漿。
　　2、挖掘。采用小型挖掘機(jī)分上下導(dǎo)坑開(kāi)挖，上導(dǎo)坑超前5～8m，開(kāi)挖時(shí)如遇風(fēng)化基巖人工或挖掘機(jī)無(wú)法進(jìn)行挖掘，可采用弱爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖，整個(gè)區(qū)段必須遵循“短進(jìn)尺，早支護(hù)，強(qiáng)支護(hù)”的原則。首先上部導(dǎo)坑進(jìn)行開(kāi)挖，每次開(kāi)挖長(zhǎng)度不得大于1000mm，開(kāi)挖后即掛網(wǎng)架立上部鋼筋格柵拱架進(jìn)行噴砼支護(hù)，兩側(cè)（側(cè)壁導(dǎo)坑）導(dǎo)坑開(kāi)挖時(shí)，每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度不得大于1000mm，開(kāi)挖后即掛網(wǎng)架立下部鋼筋格柵拱架并進(jìn)行噴砼支護(hù)，中槽開(kāi)挖后即對(duì)底板進(jìn)行外理，開(kāi)挖前應(yīng)備好水泵及鋪設(shè)好排水管道，如遇有水時(shí)，應(yīng)增設(shè)臨時(shí)積水坑，加強(qiáng)井下排水工作。
　　3、線外鋼筋格柵拱架架設(shè)。拱架必須嚴(yán)格按中腰線進(jìn)行架設(shè)，必須符合巷道幾何尺寸要求，拱架必須落于實(shí)底之上，垂直于巷道底板，不得前傾后仰、左右邁步，連接鋼筋必須與拱架焊接牢固，松散基底必須進(jìn)行加固處理，架立時(shí)拱架應(yīng)盡量靠近巖幫，上下部間采用M16螺栓連接，連接應(yīng)嚴(yán)密可靠，架立時(shí)應(yīng)按要求打好拱部定位導(dǎo)管及鎖腳導(dǎo)管。拱架架設(shè)各參數(shù)詳見(jiàn)附圖。
　　4、噴漿、永久鋼筋混凝土支護(hù)。線外格柵拱架架設(shè)完畢后，進(jìn)行C20混凝土噴漿支護(hù)，一次噴射厚度40～60mm，累計(jì)厚度240mm；然后按設(shè)計(jì)澆筑厚度為400mm的鋼筋混凝土。