复杂条件下的特殊巷道施工新工艺

姚仲宝

（准格尔旗云飞矿业有限责任公司串草圪旦煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 010308）

复杂条件下的特殊巷道施工新工艺

姚仲宝

（准格尔旗云飞矿业有限责任公司串草圪旦煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 010308）

在煤矿生产中，安全责任重于一切。技术人员确定工程施工方案时，往往选择传统的安全可靠的施工工艺，很少创新既安全可靠又经济高效的施工方法，尤其是一些条件复杂、永久服务的特殊巷道。在内蒙古开滦投资公司云飞矿业有限责任公司，施工矿井中央水仓时，打破传统支护观念，采用了新的施工工艺，取得了很好的效果。

复杂条件；特殊巷道；施工

0 引言

内蒙古开滦投资公司云飞矿业有限责任公司是一个技改矿井。前身是个小型的煤矿，虽然有中央水仓，但是随着矿井的技改延伸，不仅中央水仓的位置不合理，而且从设计上存在缺陷。主、副水仓和吸水井之间没有安设水闸门，不能实现主、副水仓的隔离倒仓，水仓的淸於工作无法进行，也不符合设计规范要求。

1 简单概况

1.1 矿井概况

云飞矿业有限责任公司位于内蒙古自治区东胜市准格尔旗薛家湾镇东南面43km处，行政隶属于准格尔旗魏家峁乡管辖。隔黄河与山西省河曲、偏关两县相望。开滦（集团）对其控股进驻矿井进行管理后，按照安全高效矿井的建设及管理模式，依靠科技进步，将其改造成为一座安全、高效、环保的大型现代化矿井。矿井改扩建后生产能力为3.0Mt/a。

1.2 矿井地形地貌

本区位于鄂尔多斯高原东南部，区内地形总体趋势是西北高，东南低，本区为典型侵蚀性黄土高原地貌，地形起伏较大，沟谷纵横，沟深壁陡，植被稀少。邻近的最大地表水系黄河流经本区东缘，从高崖头西折经榆树湾、马栅向西而去。区内最大沟谷为罐子沟、磁窑沟，其它主要沟谷还有碓臼沟、三道沟、二道沟等。这些沟谷除罐子沟有常年溪流外，其它沟谷旱季一般干涸无水，雨季可形成短暂洪流。

1.3 井田地层及地质构造

本区域地层是准格尔煤田晚古生代聚煤盆地，煤系为石炭～二迭系，为一走向北东，倾向北西的单斜构造，属于构造简单地区。准格尔煤田位于华北地台鄂尔多斯台向斜东缘，山西断隆之西缘。总体构造为一走向近南北，倾向西，倾角10°以下，具有波状起伏的单斜构造。

1.4 水文地质条件

（1）井田内小沟谷发育，井田西部的罐子沟内常年有溪流，旱季流量小，雨季流量大。其上游流量24.6L/s，下游流量58.0L/s。，在沟谷内有泉水出露，流量一般在0.102L/s～0.325L/s之间，流量最大为5.0L/s，出水层位为6号煤层顶板砂岩。

（2）本区地下水受气候动态变化较小。基岩承压水的水位与水量基本不受气候影响，松散层潜水的水位与水量随着季节有一定变化，雨季水位上升，水量增加；旱季水位下降，水量减少。区内地表水受气候动态变化较大，雨季流量增大，旱季无水。

（3）本区松散层全区发育，分布广、厚度大，所以潜水主要接受大气降水的垂直渗入补给。碎屑岩类承压水主要接受地下迳流补给，上部潜水的下渗补给。在基岩出露处，直接接受大气降水的补给。深部石灰岩与黄河水形成互补关系。同时，石灰岩承压水还可通过裂隙对煤系地层的含水层进行地下水补给。矿井正常涌水量为100m3/h，最大涌水量为120m3/h。

1.5 矿井开拓方式

原有矿井采用斜井单水平开拓方式，在矿井工业场内布置主、副斜井和回风斜井三个井筒。由于矿井各生产系统已经形成，现有井筒能够满足改扩建后使用要求，因此，矿井改扩建后开拓方式不变，仍利用现有井筒。

2 原有中央水仓（图1）

图1

矿井现有服务水仓在倾斜方向位于矿井的中游。生产区域位于矿井的下部，所有生产区域的涌出水量全部依靠水泵和排水管路泵排入水仓。原有水仓从设计上存在缺陷，主、副水仓只能同时使用，不能实现一个水仓使用一个水仓淸於。等到整个水仓完全於满后只能靠水泵连水带淤泥混合泵出，水泵损坏频繁，维修和更换非常麻烦，有可能出现全部水泵损坏矿井无法泵水，酿成重大事故。

3 新中央水仓的设计与施工

3.1 新中央水仓设计（图2）

图2

矿井新的中央水仓由邯郸设计院初设，经过云飞矿业公司相关技术人员审核修改后定稿。新的水仓考虑为整个矿井长期服务为出发点，位置选择矿井的最底部，所有区域的涌水都可以经过短途管路泵排直接或经过泄水钻孔流入水仓。

3.2 中央水仓的地质条件

为考虑中央水仓便于施工，选择在六煤及其底板中布置。该区域位于双枣沟向斜轴部附近，地质构造复杂，受双枣沟向斜的影响，褶曲发育，岩层产状变化大，节理发育、破碎，稳固性较差，受力易抽冒，六煤底板岩性主要为蜂窝状中砂岩。

3.3 中央水仓的传统施工

中央水仓临时支护采用锚杆支护，然后进行浇注300mm厚C25混凝土拱碹的方法进行加强支护和防渗漏处理。这种施工方法是最牢固、最永久的是支护方式。不过，按这种方法施工的成本很大，施工进度很慢，满足不了解决矿井眼前急需投入使用的问题。

3.4 中央水仓新的施工方法

（1）中央水仓的掘进断面是4.1m×2.8m的直墙半圆拱。初期的支护和传统的施工方方法一致，采用锚网支护。顶锚杆选用2.2米的Φ20mm左旋等强螺纹钢锚杆配合150mm×150mm×8mm的预应力托盘，顶锚杆的间排距800mm×800mm；帮锚杆选用2.0m的Φ18mm右旋等强锚杆配合120mm×120mm×8mm的预应力托盘，锚杆间排距800mm×800mm；全断面铺设钢筋网。在巷道顶部布置两趟锚索，选用10.3m的Φ15.24mm的锚索配合不小于300mm×300mm×10mm的金属托盘使用，锚索间排距1600mm×2400mm。

（2）水仓掘进工作完成后对其进行喷浆，强度达到C25，厚度150mm。养护效果达到后，再进行第二次锚网支护，支护参数和技术要求与初次支护一致，第二次锚网支护完成后第二次进行喷浆，厚度150mm，使其喷浆总厚度达到300mm。最后，底板用混凝土硬化，强度C20，厚度200mm。

4 效果比较

（1）支护效果。传统支护施工方法中浇筑混凝土拱形碹虽然支护强度大，但局限于井下的施工条件，依靠人工输料，拱形混凝土碹和锚网支护之间不可能封实，是一种被动支护，初期对巷道围岩的支护仅依靠锚网支护。而采取的新工艺的两层锚网支护，都是主动支护，而且两层锚网和喷射的混凝土合成一体形成钢筋混凝土结构，支护强度大大加强。

（2）传统施工方法工艺复杂，用工多，成本很高；而新的施工工艺简单，易操作，施工进度快捷。不仅支护效果优于传统工艺，而且能够满足尽快投入使用的需要。

姚仲宝（1971—），男，河北唐山人。1993年毕业于阜新矿业学院采矿工程专业，高级工程师，从事采矿技术与管理工作。