斜井掘進表土段錨注法短管棚進硐支護技術(shù)

一、項目概述
　　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t，設(shè)計可采儲量17218萬t，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力2.40Mt/a，礦井設(shè)計生產(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-斜井綜合開拓方式，初期布置五條井筒，分別為主平硐、副平硐、進風(fēng)斜井和一、二號回風(fēng)斜井，三條斜井的設(shè)計斷面為21.3m2，設(shè)計坡度分別為-23°、-20°、-20°。副平硐、進風(fēng)斜井主要進風(fēng)，主平硐輔助進風(fēng)，一、二號回風(fēng)斜井回風(fēng)。
　　二號回風(fēng)斜井井口設(shè)計底板標(biāo)高1480m，井筒凈高4.5m，凈寬5.0m，開口段設(shè)計抗?jié)B等級為S8的C30鋼筋混凝土永久支護，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，我國煤礦斜井通過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，這些方法就難以通過，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，成本高。二號回風(fēng)斜井開口段主要為第四紀(jì)坡積、洪積或滑坡體，土體膠結(jié)度差、松散，透水性強，極易引起滑動、塌方、流動位移，危險性大，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，成為制約井筒安全、快速掘進的主要因素；因云貴地區(qū)雨量充沛，致使硐內(nèi)頂、幫淋水大，在施工過程中極易出現(xiàn)片幫、漏頂，為此，我們結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，進行了廣泛的調(diào)研和論證，對幾個施工方案進行比較后，確定了采用注漿法短管棚作為超前支護，網(wǎng)噴格柵拱架作為初期支護，鋼筋混凝土作為永久支護的方式。
　　每個循環(huán)開挖前，將長度3～5m，靠前端1m鉆有注漿孔的短管棚（Ф38×3mm無縫鋼管），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°，單次超前支護長度3～5m，超前支護搭接長度不小于1.5m，外露長度不超過200mm，采用單液水泥漿或加入早強減水劑注漿作為超前支護，開挖后，及時掛網(wǎng)架立錨固格柵拱架并噴漿（厚240mm）作為初期支護，然后采用鋼筋混凝土作永久支護。
　　說明：圖中尺寸單位除鋼材直徑為mm外，其余均以cm計，標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
　　每次開挖長度不得大于1000mm，開挖后立即掛網(wǎng)架立上部鋼筋格柵拱架進行噴砼支護，格柵拱架間距600mm（可根據(jù)現(xiàn)場實際適當(dāng)加密和放寬）；然后開挖兩側(cè)導(dǎo)坑（每循環(huán)開挖長度不得大于1000mm）及部分中槽，掛網(wǎng)架立下部鋼筋格柵拱架并進行噴砼支護，最后開挖中槽，并對底板采用M5漿砌石（根據(jù)底板土層密實度確定厚度）進行處理，噴漿（C20標(biāo)號）累計厚度240mm。開挖時如遇風(fēng)化基巖無法進行挖掘時，可采用弱爆破的方式進行開挖，整個區(qū)段必須遵循“短進尺，早支護，強支護”的原則；每開挖及線外支護長度3.6～4.8m，即進行一個循環(huán)的永久鋼筋砼支護；排矸采用4m3翻斗礦車， 40kw臨時絞車提升至地面，人工翻矸碾壓平場。格柵拱架制作及安裝見附圖。
　　三、施工工序
　　超前短管棚支護 →上部導(dǎo)坑開挖 →上部掛網(wǎng)拱架及噴砼支護→下部兩側(cè)導(dǎo)坑及部分中槽開挖→下部掛網(wǎng)拱架及噴砼支護→中槽開挖及底板處理→ 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)長度為3～5m，超前搭接長度不小于1.5m，尾端外露長度不大于200mm；鉆孔前，精確標(biāo)定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號，鉆孔外插角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強度而定，控制在2°～5°范圍內(nèi)，嚴格控制鉆孔平面位置，短管棚不得侵入巷道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交，經(jīng)常測量孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時糾正；采用木跳板及鋼管腳手架搭設(shè)鉆孔平臺，平臺應(yīng)一次性搭好，可供2～3臺以上風(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)檢驗合格后及時下管，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減水劑，水灰比0.6，用P042.5普通硅酸鹽水泥，在有淋水時，采用水泥、水玻璃雙液注漿。
　　2、挖掘。采用小型挖掘機分上下導(dǎo)坑開挖，上導(dǎo)坑超前5～8m，開挖時如遇風(fēng)化基巖人工或挖掘機無法進行挖掘，可采用弱爆破的方式進行開挖，整個區(qū)段必須遵循“短進尺，早支護，強支護”的原則。首先上部導(dǎo)坑進行開挖，每次開挖長度不得大于1000mm，開挖后即掛網(wǎng)架立上部鋼筋格柵拱架進行噴砼支護，兩側(cè)（側(cè)壁導(dǎo)坑）導(dǎo)坑開挖時，每循環(huán)開挖長度不得大于1000mm，開挖后即掛網(wǎng)架立下部鋼筋格柵拱架并進行噴砼支護，中槽開挖后即對底板進行外理，開挖前應(yīng)備好水泵及鋪設(shè)好排水管道，如遇有水時，應(yīng)增設(shè)臨時積水坑，加強井下排水工作。
　　3、線外鋼筋格柵拱架架設(shè)。拱架必須嚴格按中腰線進行架設(shè)，必須符合巷道幾何尺寸要求，拱架必須落于實底之上，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，松散基底必須進行加固處理，架立時拱架應(yīng)盡量靠近巖幫，上下部間采用M16螺栓連接，連接應(yīng)嚴密可靠，架立時應(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)詳見附圖。
　　4、噴漿、永久鋼筋混凝土支護。線外格柵拱架架設(shè)完畢后，進行C20混凝土噴漿支護，一次噴射厚度40～60mm，累計厚度240mm；然后按設(shè)計澆筑厚度為400mm的鋼筋混凝土。