黑梁煤矿超大断面冻结斜井井筒表土段快速施工技术

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1、黑梁煤矿超大断面冻结斜井井筒表土段快速施工技术　　摘要：本文结合内蒙能源黑梁煤矿主斜井井筒技术特征，优化施工方案和劳动组织，科学管理，实现了国内大断面、大埋深、支护工艺复杂条件下冻结斜井表土段施工速度的较大突破，为冻结斜井井筒表土段的安全高效施工提供了可行的借鉴经验。关键词：超大断面；冻结斜井；快速施工中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况内蒙能源黑梁煤矿位于内蒙古自治区鄂托克前旗西约70km处，地处内蒙古自治区与宁夏回族自治区接壤地带，井田西南距银川市40km，南距磁窑堡煤矿26km，距离新上海庙镇2

2、3km。行政区划隶属鄂托克前旗新上海庙镇管辖。黑梁井田属内蒙古自治区鄂尔多斯上海庙煤田西部芒哈图勘查区。施工方案由北京大地工程开发集团有限公司设计。主斜井井筒表土冻结段开挖断面分别为1-1断面36.82m2、2-2断面39.86m2，净断面16.818m2。采用反底拱形式增强抗压强度。井筒支护采用双层井壁联合支护，外层井壁采用锚网喷作为临时支护方式，喷射厚度200mm，喷射混凝土强度C20；内层井壁采用双层钢筋混凝土砌碹支护，厚度为800mm，钢筋采用Φ22mm二级螺纹钢，间距250*250mm，砼强度C55。井壁厚度

3、1-1断面700mm，2-2断面800mm。2施工方案施工时，由于冻土较硬实，按照全断面光面爆破一次成巷的方案施工，顶板及围岩采取一掘一锚网、三掘一喷混凝土的作业方式。采用挖机配合箕斗排矸，人工绑扎钢筋，大模板整体浇筑，混凝土输送泵机械上料，混凝土泵车运输下料。根据冻结单位围岩暴露时间不超过15天的要求，采用短段掘砌，一周完成一循环，循环进尺7.2米。3快速施工技术研究经过不断摸索、总结，优化改进、科学组织，逐步形成了一套完整的快速施工技术。目前，冻结斜井实现了月掘进45米，成井40米，达到国内先进水平；实现了国内大埋

4、深（113米至220米）、长距离（斜长最长621米）、支护工艺复杂（井壁最厚、支护最复杂、反底拱）条件下冻结施工速度大跨越，可以为类似条件矿井建设提供技术指导和经验支持。3.1爆破技术研究3.1.1打眼：8初期，迎头采用风煤钻打眼，使用1.5米钻杆，打眼深度在1.4米左右。由于迎头冻土较硬，导致打眼速度慢，三人使用一部钻情况下平均每个炮眼用时15分钟，加之风煤钻配备不足，原交接的风煤钻大部分已损坏，导致效率较低。后期，随着距离的增加，工艺的熟练，环境的适应，迎头最多可同时使用6部钻进行打眼工作，每个炮眼深度1.4米左右

5、，用时约10分钟。现场实际掘进荒高4.8-5米，留底1米左右，全断面打炮眼95～100个，最快时可实现每间隔8小时一茬炮。3.1.2爆破初期，由于掘进断面大，采用分次装药、分次爆破方式，先对断面底部进行爆破，后分别对断面左上部、右上部进行爆破，如此完成全断面掘进需进行三次装药爆破，且有时需进行二次爆破，费时费力，最快也需要2小时方能完成爆破作业。后期，通过更换放炮器，加强放炮管理，实现了全断面一次爆破。爆破时间缩短为30分钟，实现了掘进班每天完成3次爆破。3.1.3进尺初期，每茬炮进尺仅1米左右，通过不断的摸索改进，进

6、尺达到了每茬炮1.2米左右，日进尺最高达到3.5米。3.2排矸运输系统优化8施工时考虑拉开距离，砌壁距迎头保持20米至35米，迎头采用180型大挖机排矸，后部采用CAT350型电动小挖机挖反底拱，充分发挥大挖机功率大，排矸快的优势，尽快扒出迎头矸石，为迎头打眼创造条件；同时发挥后部小挖转动灵活优势，在后部配合箕斗排矸。实现连续、平行作业。3.3临时支护优化设计院设计临时支护方式为架棚、挂网喷浆支护，采用U25型钢棚，三段对接螺母联接，喷浆厚度200mm。由于断面大，棚头、棚腿重量大，钢棚架设困难，并且爆破时极易被崩倒或

7、发生变形，增加了扶棚及整棚的困难。针对这种情况，我单位及时与建设单位、设计院联系，在确定了该外层井壁不在永久支护强度以内，仅作为施工的临时支护的情况下，专业人员及监理工程师在主斜井冻结壁内进行了锚杆安装试验。巷道顶部为冻土砂砾层，采用1.4米等强全螺纹锚杆。冻结壁厚度设计为1.5米，帮部锚杆长度不宜过长，考虑冻结壁厚度及偏差，两帮锚杆设计长度800mm，外露100mm，锚固长度为700mm，考虑封水效果。对安装的锚杆进行了不同间隔时间的拉拔试验，检测冻结壁内锚杆锚固力，试验结果表明，锚杆锚固力均达到20mpa以上。经过

8、两个月的检验，确认锚网喷在冻结段作为临时支护方式效果显著。但锚网喷临时支护方式存在一个问题，冻土内喷浆比较困难，往往8需要几次喷浆方能达到设计厚度。正确的做法是拉开距离，多次喷浆，最后达到设计厚度。迎头爆破后先打安锚杆挂网喷浆，仅支护顶板至拱基线，拖后10～15米，随着两帮清出，补打两墙锚杆。先期喷浆厚度达到100mm即可，最后复