复杂条件下箕斗装载硐室掘砌施工技术研究

田瑞胜

【摘 要】潘三矿深部进风井箕斗装载硐室断面大，布置区域巷道、硐室集中，并处在断层破碎带影响范围内，且距煤层近，地质条件复杂，同时面临地压显现难题，通过从设计源头研究确定断面形状、永久支护参数，提高硐室自身抗压能力，减少井筒、巷道、硐室相互扰动影响，采取一次强支护和工作面超前预注浆提高围岩承载力，解决了复杂条件下箕斗装载硐室的施工技术。

【关键词】大断面；复杂地质条件；地压显现；掘砌施工

一、概述

（一）工程概况

潘三矿深部进风井井筒设计井深为1004.2m，净直径Φ8.6m，净断面58.1m2，井口设计标高为+23.2m。箕斗装载硐室位于井筒标高-839.5～-855.3m，长度6.0m，净高15.8m，最大净宽为10.03m，硐室净断面135.3m2，断面大。

（二）水文地质概况

箕斗装载硐室围岩岩性以砂质泥岩、细砂岩、破碎带为主，在硐室顶板上方22m是-817m水平车场，底板下方11m处将揭露8煤，16m处揭露6煤，且8煤、6煤位于F47断层破碎带影响范围内，该破碎带断层面复杂，附生次级小断层发育，主检孔自6煤以上破碎带垂厚达10m，岩性破碎，瓦斯可能异常涌出，同时，根据井筒检查孔地质报告分析，井筒在869.00～895.35m位置将揭过基岩段第六含水层，预计涌水量25.9683（m3/h），这些对硐室的施工带来严重影响。

（三）地压显现情况

根据-817m马头门、车场巷道施工情况显示，由于实际地层松软，岩层稳定性差，地压显现明显，来压快，其中马头门整体浇筑段的钢筋混凝土结构出现局部混凝土剥落和钢筋压弯现象，前期已施工巷道出现明显顶板下沉，两帮位移以及大面积的断索、失锚，因此，如何克服地压影响，是箕斗装载硐室施工安全的重中之重。

二、针对复杂条件提出研究对策

（一）从设计源头研究确定断面形状、永久支护参数，提高硐室自身抗压能力

箕斗装载硐室原设计断面形状为直墙半圆拱，考虑到地压影响，变更为抗压能力更强的曲墙四心圆断面（见图1箕斗装载硐室断面图）；在箕斗装载硐室顶板（标高-838m）、底板附近（标高-854m）各增设一组小壁座，每组布置四个梯形壁座，壁座内采取强支护，并打φ22*2400mm锚杆，外露800mm，扎钢筋笼，并将钢筋笼与井壁外层钢筋连成整体，起到很好的支承作用；同时将原设计c60混凝土变更为CF60钢钎维高强混凝土，以提高箕斗装载硐室的整体抗压能力。

（二）为减少井筒、巷道、硐室相互擾动影响所采取的措施

井筒与箕斗装载硐室永久支护均为钢筋混凝土，箕斗装载硐室顶部一模，人为断开钢筋，将内、外层竖筋不连接，防止硐室或井筒来压造成上下影响；

梁窝预留到位，防止安装时挖梁窝对砼井壁造成影响；

考虑井筒及-817m水平马头门地压显现明显，井壁承受能力减弱，为减小放炮对岩层扰动影响，现场对硐室上部采用人工打眼，分裂机破碎及挖机作业，人工用风镐刷帮，在岩石较硬的情况下，采取松动爆破的方式施工，每炮不超过2.5m，两掘一砌。

从施工顺序上进行了优化，利用凿井设施将与箕斗装载硐室连接的装载胶带机巷延深了40m，从而解决后期巷道贯通给井筒及硐室带来的影响。

（三）工作面超前预注浆，提高围岩承载力

为减少箕斗装载硐室施工对上部井筒及-817m水平马头门的影响，先通过高密度高压力对-817m平台下段8m进行加固，再进行工作面超前预注浆，预注浆孔间距不大于3m，终孔落在井筒净径外不小于5m位置，穿过硐室顶板，浆液采用P.O52.5水泥及快可美化学材料，注浆终压10MPA。同时在掘砌过程中，对破碎带、井筒与硐室连接处等关键部位，进行边掘边注，增强围岩抗压能力。

（四）一次强支护，随掘即注，及时加固

在原设计锚索800*800mm的基础上，每四根中间再加打一根，同时横向每两根一组用11#工字钢联成一体；一次支护后适时壁后注浆，后期再深孔加固注快可美新型注浆材料，并在砼井壁预埋注浆管，注浆孔口管采用1.5寸钢管长1m，间排距1600*1600mm，确保能多次透孔注浆。

三、实施效果检验

在箕斗装载硐室施工期间，与安徽理工大学合作，加强对上部井筒、马头门及箕斗装载硐室的监测，根据监测结果必要时进行加固注浆。

在箕斗装载硐室上部平行安装的二根吊装钢梁上设置钢弦式表面应变计，观测钢梁中部的压缩变形；在硐室、巷道选择4个断面（见图2监测断面位置图），每个断面顶部及两帮布置5个测点（见图3断面测点布置图），监测围岩收敛变形，通过上述两种方法监测硐室来压情况。

通过钢梁应力变化及硐室帮、顶变形数据收集、分析，得到实施效果，深部进风井箕斗装载硐室通过上述方案的实施，有效的控制了围岩变形。

四、结论

通过对潘三矿深部进风井箕斗装载硐室掘砌施工技术研究，取得了以下主要成果，确保了该硐室掘砌及使用安全，节省维护费用。

（1）考虑到硐室岩性差、断面大，为此采用科学、合理实施方案，在设计、施工上进行优化。

（2）有效的控制了深部箕斗装载硐室围岩的变形，使硐室围岩强度和支承力得到了显著提高，塑性变形、巷道变形量明显降低，具有显著经济效果。

（3）为今后同等复杂地质条件下的箕斗装载硐室施工，提供了强有力的技术支持和经验积累。

【参考文献】

[1]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册（中）[M].北京：煤炭工业出版社，2003.5

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