小导管超前支护在煤矿建设施工中的应用

杜利宏

（山西晋城煤业集团晋圣矿业投资有限责任公司，山西 晋城 048000）

·技术经验·

小导管超前支护在煤矿建设施工中的应用

杜利宏

（山西晋城煤业集团晋圣矿业投资有限责任公司，山西 晋城 048000）

通过分析不同超前支护措施在斜井表土段暗槽及风化基岩段施工过程中的适用性，结合隧道新奥法施工，以诚南煤业回风斜井为例，探索了小导管超前支护施工工艺和方法在煤矿建设中的应用，该方法不仅可简化施工工艺，施工便捷，而且施工技术易掌握，安全性高，是一种有效的超前支护手段。

小导管超前支护；斜井表土段暗槽；风化基岩段；煤矿建设

煤矿建设井筒施工中，由于地质条件的变化，超前支护措施不当，常常会发生塌方等事故，给井筒施工带来了极大危害。目前，煤矿建设斜井施工经常采用前探梁超前支护施工，该方法劳动强度大、施工复杂，尤其是斜井表土段暗槽及风化基岩段，施工现场操作困难、安全性差。基于此，本文通过对不同超前支护的分析，结合隧道新奥法施工，提出了小导管超前支护在斜井表土段暗槽及风化基岩段的施工方案，并应用于诚南煤业回风斜井表土段暗槽施工中，取得了良好的效果。

1　工程及地质概况

1．1工程概况

诚南煤业位于山西阳城县东冶镇境内，设计能力为60万t／年，采用斜井开拓方式，工业场地内现有3个井筒，分别为主斜井、副斜井和回风斜井，回风斜井位于矿井工业广场东部，井筒斜长288 m，倾角20°，净宽3．6 m，净高3．4 m，净断面10．85 m2，直墙高1．6 m，半圆拱形断面，采用混凝土支护，表土段明槽施工30 m，暗槽施工80 m。

1．2地质概况

井田位于太行山南段西侧，地貌属土石低山丘陵区，区内沟谷发育，切割较破碎，井田内地层大部分被基岩所覆盖，第四系黄土仅零星出露。回风斜井位于井田东北部，井田内褶曲宽缓，未发现断层、陷落柱构造，南部有一向斜，两翼基本对称，地层倾角2°～4°；回风斜井开挖后地质主要是黄土、砂质泥岩，局部强风化，风化裂隙发育，层间结合较差，强风化带呈松软结构。

2　超前支护施工方案

2．1前探梁超前支护方案

为了确保井筒安全顺利的施工，诚南煤业回风斜井表土段施工采用金属支架配前探梁进行超前支护。

金属支架为16＃槽钢制作的拱形支架，前探梁采用d40 mm，壁厚3．5 mm钢管制作，长度为2 000 mm；采用YT-28型风钻，长为1 700 mm钻杆钻孔，孔径为d50 mm，按巷道设计掘进断面轮廓、方向、倾角，钻孔打眼，孔间距300 mm，孔深为1 700～1 500 mm；钻孔达到预定孔深后，及时用YT-28型风钻将d40 mm钢管顶入孔内，外露300 mm，并搭接固定在金属拱形支架上。在金属拱形支架掩护下，人工采用风镐、手镐掘进，掘进一个循环1 200 mm后，紧跟掘进头及时架设金属拱形支架。

根据现场施工经验，本方案存在以下缺点：施工复杂、工人劳动强度大，尤其在破碎段成孔难度大，现场操作困难，外插角度不容易控制。

2．2小导管超前支护方案

针对金属支架配前探梁超前支护施工中存在的缺陷，为了加快井筒施工进度，在确保安全施工的条件下，对超前支护进行了优化，采用小导管超前支护。

小导管采用d40 mm，壁厚3．5 mm，长度为3 000 mm，无缝冷轧钢管制作，前段300 mm制作成锥形；采用YT-28型风钻，孔径d50 mm，长度为2 500 mm钻杆钻孔，孔深大于设计长度100mm；在拱部120°环向布设小导管14根，间距为300 mm，外插角为5°～15°；钻孔完成后，及时用YT-28型风钻低速将d40小导管顶入钻孔内，外露300 mm；立模浇筑后，在小导管超前支护掩护下，黄土段采用人工风镐、手镐掘进，分化基岩段采用打浅眼放小炮配合人工风镐、手镐掘进，掘进一个循环2 400 mm后，紧跟掘进头立模浇筑（见图1）。

图1　小导管施工布置示意图

根据现场施工经验，采用本方案具有以下优点：初期支护效果明显，现场施工操作技术易掌握，施工便捷，劳动强度低，安全性高。

3　小导管超前支护施工技术

施工工艺流程图见图2。

图2　小导管超前支护施工工艺流程图

施工方法：

1）井筒表土段明槽工程结束后，开挖施工暗槽掌子面。

2）制作小导管，采用d40 mm，壁厚3．5mm的无缝冷轧钢管，前端300 mm加工成尖锥形。

3）使用仪器测量放线，画出轮廓线，定出小导管中心线位置，进行布孔放样，并以插钎标记控制小导管环间距。

4）采用YT-28型风钻，长度2 500 mm钻杆钻孔，并安装小导管。

5）钻孔直径大于小导管直径，拱部120°环向布设14根，外插角5°～15°，环间距300 mm，小导管长度3 000 mm，外露长度300 mm。

6）按照设计循环进尺2 400 mm掘进，立模浇筑，注浆中将外露300 mm小导管与井筒拱部一体浇筑。

4　实施效果评价

通过对斜井表土段暗槽及风化基岩段施工过程中超前支护的分析，小导管超前支护在现场施工作业中，不仅施工性好、易操作，而且安全性高，在有效控制了顶板的前提下，加快了工程施工进度，缩短了工期。在施工井筒过程中，达到了安全、快速掘进的效果。

［1］ 宋宏伟，刘 刚．井巷工程［M］．北京：煤炭工业出版社，2006：46-65．

［2］ 钱鸣高，刘听成．矿山压力与岩石控制［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2003：41-45．

［3］ 李晓红．隧道新奥法及其测量技术［M］．北京：科学出版社，2002：30-32．

［4］ 周爱国．隧道工程现场施工技术［M］．北京：人民交通出版社，2004：35-36．

Application on a Small Duct Advanced Support in Coal Mine Construction

Du Li-hong

Through analyzing the applicability of different advanced support measures in the cove of topsoil segment in the inclined shaft and weathered bedrock section construction process，combined with New Austrian Tunneling Method（NATM）construction，takes the return air slope of Chengnan coal company as example，explore application of a small duct advanced support construction technology and method in the construction of coal mines．The method not only simplifies the construction process，construction is convenient，easy to grasp construction technology，safety ishigh，it is an effective means of advance support．

Small duct advanced support；The cove of topsoil segment in the inclined shaft；Weathered bedrock section；Construction of coal mines

TD352

B

1672-0652（2013）09-0059-02

2013-06-28

杜利宏（1983—），男，山西吕梁人，2007年毕业于太原理工大学阳泉学院，工程师，主要从事煤矿技术管理工作（E-mail）tgyqxy＠qq．com