馮 銳，梁 勇

（1.鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 項(xiàng)目建設(shè)部，河南 鄭州454000；2.煤炭工業(yè)鄭州礦區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南 鄭州454000）

1 工程概況

鄭煤集團(tuán)超化礦31風(fēng)井設(shè)計(jì)井口標(biāo)高＋183.50m，井筒落底標(biāo)高－247.37m，井筒凈直徑4m，井筒深435m，其中基巖段深388.87m，根據(jù)井筒地質(zhì)情況，掘進(jìn)至標(biāo)高－228.5m（巖層累深412m），時將揭露二1煤層，煤層傾角16°，垂直厚度為14.8m，絕對瓦斯涌出量48.12m3／t，相對瓦斯涌出量12.60m3／t，瓦斯含量較大，煤質(zhì)較軟，該區(qū)域煤層具有突出危險性。根據(jù)實(shí)揭地質(zhì)資料，井筒穿過細(xì)、中、粗粒砂巖及石灰?guī)rL7、L8等。井筒最大涌水量72 m3／h。煤壁受淋水影響后穩(wěn)定性差，支護(hù)難度大，煤層上下煤巖交接處水平剪力大，易造成井筒剪切破壞。

2 支護(hù)困難原因分析

1）由于前期沒有進(jìn)行壁后注漿，幫部淋水較大，若不治理淋水易使已施工井壁脫落，影響工程質(zhì)量和施工安全。

2）煤層厚度大，煤質(zhì)較軟，瓦斯含量高，且具有突出危險性，施工困難大，易發(fā)生煤與瓦斯突出事故。

3）目前支護(hù)工藝在厚煤層段施工很難達(dá)到設(shè)計(jì)支護(hù)強(qiáng)度要求，端頭錨索、錨桿沒有著力點(diǎn)，若臨時支護(hù)措施不當(dāng)易片幫、煤層段已施工井壁脫落，支護(hù)效果差。

4）煤巖交接處受水平剪應(yīng)力較大，若支護(hù)強(qiáng)度不夠，井筒易因煤體水平位移發(fā)生剪切破壞。

3 施工期間井筒水害治理

由于井筒底部已施工31總回風(fēng)巷，為加快施工進(jìn)度，改善作業(yè)環(huán)境，井筒掘砌前在井筒中心提前施工定位鉆孔，一是當(dāng)做井檢孔使用，二是當(dāng)做井筒施工期間的泄水孔，將井筒水直接泄到井底31總回風(fēng)巷水溝，進(jìn)入礦井永久排水系統(tǒng)，徹底解決井筒掘砌期間井筒涌水及井幫淋水問題。鉆孔終孔后下入139.7×7.72的通天套管，凡井檢孔預(yù)測有涌水的含水層部位設(shè)計(jì)為篩管，井筒內(nèi)上口設(shè)置過濾網(wǎng)帽防止堵塞。

4 瓦斯探測

主要利用超前注漿管棚＋井圈作為超前臨時支護(hù)，在煤層頂?shù)装迕簬r交接處附近提高井圈的布置密度，井圈間距縮小為0.8m，利用Ф25螺紋鋼筋將井圈連接成整體，利用超前注漿小導(dǎo)管對煤體進(jìn)行注漿固結(jié)，增加煤層穩(wěn)定性，有效阻止煤壁出現(xiàn)片幫現(xiàn)象。一次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴，必要時增加錨索支護(hù)，錨桿采用全長錨固，錨索錨固長度盡可能增大。二次支護(hù)采用鋼筋混凝土澆筑，鋼筋型號及混凝土厚度及混凝土標(biāo)號要加大，采用兩掘一澆。煤巖交接處為水平應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)加大混凝土標(biāo)號，同時增加鋼筋配置型號和數(shù)量。煤層頂?shù)装迕簬r交接處加強(qiáng)支護(hù)段上下要嵌入頂?shù)装寤鶐r3m以上，以保證井筒整體強(qiáng)度。

1）對煤體利用29U槽鋼井圈＋Ф42mm注漿超前小導(dǎo)管（注漿小導(dǎo)管制作工藝見圖1）作為超前臨時支護(hù)。注漿壓力不高于1.5MPa，注漿材料采用425號普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶1。注漿加固必須等噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%后進(jìn)行。漿液中摻加高效早強(qiáng)劑，注漿壓力根據(jù)實(shí)際情況確定。超前小導(dǎo)管長度3.0m，循環(huán)進(jìn)尺2.0m，循環(huán)搭接1m（見圖2）。

圖1 超前注漿導(dǎo)管加工示意

圖2 超前注漿管棚及井圈布置

2）井圈＋注漿超前小導(dǎo)管＋注漿工序施工完成后，在上述臨時支護(hù)的掩護(hù)下利用手鎬進(jìn)行井筒開挖。開挖采用短掘短支，防止片幫。一次支護(hù)采用Ф22mm×2.5m高強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿，全長錨固，錨桿扭矩不低于200N·m。錨桿施工要及時，盡可能阻止松動圈進(jìn)一步擴(kuò)大。采用6mm×100mm×100mm雙層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片大小為1.5m×1m，網(wǎng)片搭接10cm，利用鋼絲將網(wǎng)片連接成整體。

3）不定時對錨桿螺母進(jìn)行二次緊固，等基本穩(wěn)定后開始噴漿，噴層不宜過厚，只要覆蓋封閉即可，必要時增加錨索支護(hù)。由于煤層是傾斜的，盡可能使錨索端頭嵌入基巖，嵌入基巖的采用端頭錨固，未能嵌入基巖的要加大錨固長度，盡可能全長錨固，以提高錨固效果，減少煤層松動范圍。

4）二次支護(hù)采用600mm厚鋼筋混凝土支護(hù)，混凝土標(biāo)號C30。在煤層頂?shù)装迕簬r交接處4m范圍內(nèi)采用C40混凝土，C40混凝土井壁要嵌入頂?shù)装寤鶐r內(nèi)3m左右，以提高井壁整體強(qiáng)度。豎向雙層鋼筋采用Ф22螺紋鋼筋，間距為20cm。環(huán)線雙層鋼筋采用Ф18螺紋鋼筋，間距為20cm。環(huán)向連接采用普通搭接，豎向筋連接采用螺母機(jī)械連接，搭接點(diǎn)杜絕在同一截面。構(gòu)造筋采用Ф12圓鋼，呈梅花狀布置，澆筑循環(huán)進(jìn)尺為2m。

5）鋼筋混凝土施工時要預(yù)埋Ф42mm注漿管，長度要達(dá)到一次、二次支護(hù)之間為準(zhǔn)，方便進(jìn)行以后的壁后充填注漿。等鋼筋混凝土井壁澆筑完成后，鋼筋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%以后，開始利用預(yù)埋注漿孔對井壁進(jìn)行壁后充填注漿加固。

5 施工中應(yīng)注意事項(xiàng)

1）揭煤期間要牢固樹立“安全第一、預(yù)防為主、綜合防治”思想和嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)安全技術(shù)措施。

2）做好水害防治工作，避免因水導(dǎo)致圍巖變軟，強(qiáng)度變?nèi)鯉碇ёo(hù)困難。水害防治工作中，重點(diǎn)是施工期間泄水孔的保護(hù)工作，防止堵塞影響排水。

3）控制好井圈布置層位。要認(rèn)真研究煤層頂?shù)装逡酝鈬鷰r應(yīng)力情況，井圈位置從圍巖穩(wěn)定、強(qiáng)度較高的砂巖位置開始布置。嚴(yán)格按照支護(hù)措施加強(qiáng)支護(hù)，確保井壁質(zhì)量。

4）施工期間加強(qiáng)通風(fēng)管理、電氣管理，防止瓦斯、煤塵積聚。

6 井壁變形觀測

在煤層頂板穩(wěn)定基巖段井壁上布置基準(zhǔn)點(diǎn)，在下部特厚煤層段井壁上布置變形觀測點(diǎn)。施工期間及以后的一段時間內(nèi)，通過觀測人員利用全站儀對基準(zhǔn)點(diǎn)、變形觀測點(diǎn)進(jìn)行測量、比較、分析。結(jié)果是井筒施工期間及在以后一段時間內(nèi)，井壁的水平方向、豎直方向基本沒有發(fā)生位移，說明在此段條件下采用上述施工工藝施工的井壁是穩(wěn)定的。

7 結(jié)語

在科學(xué)的瓦斯超前預(yù)測、抽放、揭煤方案及安全技術(shù)措施的保障下，利用井筒中心泄水孔及時將井壁水泄入井下排水系統(tǒng)，杜絕了掘進(jìn)工作面積水，改善了工作環(huán)境，有利于利用設(shè)備出渣，既保證了安全，又提高了工效。在支護(hù)方面利用井圈、超前管棚注漿、錨網(wǎng)噴、錨索、鋼筋混凝土聯(lián)合支護(hù)工藝，不斷優(yōu)化組合，再加上對施工工序精細(xì)管理，減少松動范圍，最大限度利用圍巖自有應(yīng)力，確保了特厚煤層段井壁的穩(wěn)定性。通過利用上述施工方案進(jìn)行質(zhì)軟、富水、突出厚煤層地質(zhì)條件下井筒施工的成功，為此類地質(zhì)條件井筒施工積累了工程經(jīng)驗(yàn)。