CN112112657B - 一种煤矿斜井井筒掘砌新工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，所述新工法将所述斜井沿长度方向的开挖掘进依次分为第一施工段、第二施工段、第三施工段；第一施工段、第二施工段均为第三施工段的施工创造出入井断面；且斜井的全长为5304.937m，向下倾斜角为5.6°；所述新工法包括：S1、勘测并确定第一施工段的工程地质条件、水文地质条件；第二施工段的围岩类别为表土，无瓦斯但具有海子、沙层、自然排水不利；S2、根据第一施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第一适用施工方法；第二施工段和第三施工段以此类推；根据地质特征、以及斜井的挖掘方向判断，并采用不同的施工工法，以及不同的水处理方式，实现斜井全长的顺利安全开通。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿挖掘技术领域，具体涉及一种煤矿斜井井筒掘砌新工法。
背景技术
煤矿斜井是指直接通往地表的倾斜巷道，主要担负煤炭提升任务的叫主斜井并承担承担进风任务兼做安全出口，煤矿斜井挖掘完全置于地下，需要克服地下岩层、含水层带来的影响和问题，通常而言，斜井所在地貌地形均不利于自然排水，且岩层混合复杂，具备软弱-较坚硬岩。
根据我国西北地区地下水和水力的特征，斜井所需要穿过的围岩以及隔水层主要为侏罗系安定组较为稳定的中厚层泥岩类及直罗组及延安组的泥岩类，安定组地层以泥岩类为主，与砂岩含水层不等厚相间分布，泥岩类较厚，砂岩较薄且富水性弱，是井田内煤系地层与富水的洛河砂岩含水层之间相对较好的隔水层，对煤矿开采意义重大。在直罗组及延安组存在厚度为10～40m的泥岩类，为煤系地层承压含水层之间的隔水层，也就是说，煤矿开拓过程中均要穿越上述各含水层，井筒的主要充水通道为松散层孔隙和岩层中发育的构造节理裂隙和中、粗颗粒岩层的孔隙，以围岩孔隙裂隙涌水、渗水为主要充水方式。
1.主要体现在随着掘进长度的增加，掘进机后方的井筒壁渗漏水汇集到迎头的水量逐渐增大。若掘进机后方的渗漏水不能及时排水，则会顺着底板水沟流到刀盘前方，影响掘进施工；
2.另外，斜井井口的开挖处一般为松散层厚度小，开挖灰尘大对施工有影响；斜井前端的开挖进度快于斜井井口处，所以对支护要求较高，所以根据岩层的特性选择合适的掘进方式对长距离斜井而言尤为重要，且在井筒掘进过程中，必然会不同程度地对含水围岩造成破坏，暴露出部分导水通道，在这种情况下，地下水、地下暗河、地表水、溶洞水等就会突然涌入，出现涌水突水灾害，降低掘进的效率，严重时会淹没井筒，给施工人员和施工设备的安全带来极大的威胁，地下水的防治将是掘进能否正常施工和快速施工的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，根据地质特征、以及斜井的挖掘方向判断，并采用不同的施工工法，以及不同的水处理方式，实现斜井全长的顺利安全开通。
为了实现上述目的，本发明采用的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，所述新工法将所述斜井沿长度方向的开挖掘进依次分为第一施工段、第二施工段、第三施工段；第一施工段、第二施工段均为第三施工段的施工创造出入井断面；且在本实施方式中，斜井的全长为5304.937m，向下倾斜角为5.6°，其中第一施工段为351.678m，第二施工段为150.719m，第三施工段为4802.54m；
所述新工法包括：
S1、勘测并确定第一施工段的工程地质条件、水文地质条件；第二施工段的围岩类别为表土，无瓦斯但具有海子、沙层、自然排水不利；
S2、根据第一施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第一适用施工方法；
S3、勘测并确定第二施工段的工程地质条件、水文地质条件；第二施工段的围岩类别为层状风化基岩抗压强度低，无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S4、根据第二施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第二适用施工方法；
S5、勘测并确定第三施工段工程地质条件、水文地质条件；第三施工段的围岩类别为Ⅳ-Ⅴ抗压强度高；无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S6、根据第三施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第三适用施工方法；
所述第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法之间均不相同。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤S2中的第一适用施工方法具体如下：
S201、使用多台潜水泵配合焊管排水至地面沉淀池内，以排出第一施工段井口位置海子积水；
S202、在第一施工段采用开挖方式掘进，在第一施工段开挖之前核定近井点坐标及井口坐标，在井筒开口点坐标位置放出开挖基线；
S203、将近井点及井筒中心线使用混凝土进行浇筑，并设置涂红白漆的钢筋支架予以保护，防止机械设备碰压测量点，所有的测量点定位标记一经核实后，测量人员对其进行定期检查复核，确保测量点的准确性；
S204、开挖前进行降水施工，在开挖区域台阶式的布置多台多管自吸泵，在井口上坡方向30m位置挖一条500×600mm截水沟引水，在第一施工段300m处开挖施工降水井，共同形成降水漏斗圈，通过自吸泵抽水以降低施工降水井的水位，阻断第一施工段的水路；
S205、第一施工段的开挖方式为明挖顺作，自上而下水平分段、垂直分层开挖土方，上部开挖深度内地基土均为细砂，所以开挖分段长度不宜超过10m，粉细砂层分层开挖厚度不宜大于1.0m,下部砂岩可加大一次开挖厚度，但不大于3.0m。边挖边检查坑底宽度及坡度，不足时应及时修整；
基坑开挖为竖向分层、对称平衡开挖，先挖基坑中间的土，再挖基坑周边的土，为避免对坑底土的过量扰动，机械开挖预留300mm厚土层用人工挖除，基坑开挖后封底；
S206、第一施工段开挖后边坡进行放坡处理，采取摩擦钉、网喷支护，浇筑井壁，并对底面进行片石砂浆及混凝土铺底施工，待第三施工段开始后浇筑回填第一施工段，形成双层钢筋混凝土支护；
所述第一施工段的断面为直墙半圆拱形，第一施工段的底面呈反底拱形。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤S4中的第二适用施工方法具体如下：
S401、采用综掘机掘进，台阶法施工，初始围岩松散和稳定性差，掘进进尺为500mm，随着掘进的伸入围岩系数变大时，逐渐放大台阶长度，配备皮带机出渣至地面，地面设备运矸；
S402、随掘进做支护，支护方式为工字钢支架、背板做临时支护，底板仰拱铺设混凝土预制块，混凝土填充，路面混凝土厚度200mm，第二施工段右侧设置排水沟；
S403、在第二施工段内，每隔100m挖设一个接力排水窝，并在第二施工段的底面设置截水沟，所述接力排水窝内设有水泵，排水流量为100m3/h，扬程为100m，工作面使用隔膜泵能够将水排至接力排水窝，通过排水管路排至地面沉淀池，最终排至矿方指定位置；
所述第二施工段的断面为直墙半圆拱形，第二施工段的底面为仰拱预制块填充混凝土并呈反底拱形。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤S6中的第三适用施工方法具体如下：
S601、在地面通过门机和配合汽车吊完成TBM组装、步进机构组装、及刀盘组装等作业；
S602、TBM在地面组装完毕后，在通过段(第一施工段、第二施工段)铺设四条钢轨，钢轨为43kg/m，轨距900mm，TBM通过滚轮一直步进到距离掘进掌子面1.0m处停下，拆除滚轮，调试并准备作业；
S603、掘进循环开始，支撑***复位撑紧，调整TBM的方位和姿态，使刀盘护盾与岩石接触支撑围岩；刀盘旋转，推进油缸起动向前推进刀盘，推进行程结束，刀盘旋转停止，换步并调整TBM的方位和姿态，开始新的掘进循环；
掘进的同时，出渣作业、支护作业均同时进行；
在第三施工段内，设置临时水仓，水仓内设有水泵，排水流量为100m3/h，扬程为100m，通过排水管路排至指定污水排水点；
在第三施工段内每隔200m设置横向截水沟，坡度不小于3％，以将水截流、汇流入沟，再经水沟流入临时水仓，临时水仓内污水排至地面沉淀池；
所述第三施工段的断面为圆形。
作为上述方案的进一步优化，所述步骤S603中，支护作业为:
风钻钻孔并顶入锚杆，锚杆连接管路，通过管路注浆；
若遇小规模涌水即涌水量小于6.3m3/h时，风钻钻孔的范围为出水点，钻孔方向为沿水流方向，且钻孔沿第三施工段断面顺水方向布置，孔深2m，分别布置顶孔和帮角孔，且注浆时压力为出水点静水压力的1.5倍；
若遇大规模涌水即涌水量大于6.3m3/h时，钻超前注浆孔进行帷幕注浆，注浆的纵向范围30m、径向范围5m，浆液扩散半径2m；注浆终压4-8MPa；
若遇软弱围岩地质时，沿第三施工段顶拱120°范围内布置管棚，钻机钻孔且仰角为7°，顶进棚管并注浆。
作为上述方案的进一步优化，所述斜井沿长度方向间隔设有多个躲避硐室、中部驱动硐室；每个躲避硐室之间的间距为40m，每个中部驱动硐室之间的间距为650m。
作为上述方案的进一步优化，所述躲避硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网喷支护，铺底为混凝土，且躲避硐室的断面呈直墙半圆拱形。
作为上述方案的进一步优化，所述中部驱动硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网索喷支护，断面呈直墙半圆拱断面，且断面的底面侧边设有排水沟。
作为上述方案的进一步优化，所述斜井每两个联络巷之间设置一个临时水仓，临时水仓为直墙半圆拱，净长宽均为4m，净高度4.5m，直墙高2.5m，临时水仓的仓体设置12mm砖砌隔水墙，支护形式为锚网索喷支护。
作为上述方案的进一步优化，所述新工法还包括：步骤S7长距离通风除尘，具体步骤如下：
S701、在斜井长度不超过2500m时，在地面设置压入式局部通风机，配合胶质风筒，向掘进的工作面供新鲜空气；
S702、在斜井长度超过2500m时，将压入式局部通风机移至斜井内的2500m处并配合胶质风筒，继续向掘进的工作面供新鲜空气；
通风路线为地面局部通风机至斜井内，直至斜井内的工作面迎头，由工作面迎头转向斜井内的风筒以排至地面；且压风风量计算公式为：Q＝abrnKq。
本发明的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，具备如下有益效果：
1.根据地质特征、以及斜井的挖掘方向判断，并采用不同的施工工法，以及不同的水处理方式，将所述斜井沿长度方向的开挖掘进依次分为第一施工段、第二施工段、第三施工段；第一施工段、第二施工段均为第三施工段的施工创造出入井断面，为后续第三适用施工方法的高效进行提供有利前提；第一施工段为斜井的井口部分属于易开挖部分，因此选用第一适用施工方法进行合适的开挖、排水、支护方式，第二施工段为斜井的前部分，属于中等难度开挖部分，因此选用区别与第一适用施工方法，第三施工段为斜井的其余部分，属于高难度开挖部分，因此选用区别与第一适用施工方法、第二适用施工方法的方法得以掘进。
2.本发明的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，在第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法中均具有排水步骤，处理涌水为引排和封堵两种措施，引排的目的为了将各个施工段内的涌水先汇集并集中排出，封堵的目的为将涌水点封堵。
附图说明
图1为本发明的第一施工段的断面示意图；
图2为本发明的第二施工段的断面示意图；
图3为本发明的第三施工段的断面示意图；
图4为本发明的躲避硐室的断面示意图；
图5为本发明的中部驱动硐室的俯面示意图；
图6为本发明的中部驱动硐室的断面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；
请参阅说明书附图1-6，本发明提供一种技术方案：一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，所述新工法将所述斜井沿长度方向的开挖掘进依次分为第一施工段、第二施工段、第三施工段；第一施工段、第二施工段均为第三施工段的施工创造出入井断面；
所述新工法包括：S1、勘测并确定第一施工段的工程地质条件、水文地质条件；第一施工段的围岩类别为表土，无瓦斯但具有海子、沙层、自然排水不利；
S2、根据第一施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第一适用施工方法；所述步骤S2中的第一适用施工方法具体如下：
S201、使用多台潜水泵配合焊管排水至地面沉淀池内，以排出第一施工段井口位置海子积水；
S202、在第一施工段采用开挖方式掘进，在第一施工段开挖之前核定近井点坐标及井口坐标，在井筒开口点坐标位置放出开挖基线；
S203、将近井点及井筒中心线使用混凝土进行浇筑，并设置涂红白漆的钢筋支架予以保护，防止机械设备碰压测量点，所有的测量点定位标记一经核实后，测量人员对其进行定期检查复核，确保测量点的准确性；
S204、开挖前进行降水施工，在开挖区域台阶式的布置多台多管自吸泵，在井口上坡方向30m位置挖一条500×600mm截水沟引水，在第一施工段300m处开挖施工降水井，共同形成降水漏斗圈，通过自吸泵抽水以降低施工降水井的水位，阻断第一施工段的水路；
S205、第一施工段的开挖方式为明挖顺作，自上而下水平分段、垂直分层开挖土方，上部开挖深度内地基土均为细砂，所以开挖分段长度不宜超过10m，粉细砂层分层开挖厚度不宜大于1.0m,下部砂岩可加大一次开挖厚度，但不大于3.0m。边挖边检查坑底宽度及坡度，不足时应及时修整；
基坑开挖为竖向分层、对称平衡开挖，先挖基坑中间的土，再挖基坑周边的土，为避免对坑底土的过量扰动，机械开挖预留300mm厚土层用人工挖除，基坑开挖后封底；
在无水的砂土层开挖时，挖机采用前进式开挖，如果下行法施工遇见砂粘土层界面有水流集聚，排水困难且难以保证底板地基土不受扰动时，停止开挖；采取从主斜井暗洞位置处向井口方向后退分层开挖，施工时，井筒内出土由2-3台挖机接力上翻，由自卸汽车运走；
S206、第一施工段开挖后边坡进行放坡处理，采取摩擦钉、网喷支护，浇筑井壁，并对底面进行片石砂浆及混凝土铺底施工，待第三施工段开始后浇筑回填第一施工段，形成双层钢筋混凝土支护；
所述第一施工段的断面为直墙半圆拱形，第一施工段的底面呈反底拱形。
具体的浇筑回填方法为：待TBM掘进机进入第三施工段后，进行砌碹施工；首先进行明槽铺底平整，按中、腰线清理好底板，铺设导轨，然后进行模板施工，砼砌碹内模采用液压自行式模板台车、外模采用金属块装模板。模板固定后，内模涂上脱模剂后即进行钢筋绑扎；回填需要分层对称均匀，逐层夯实。井壁两侧1m高度范围采用“三七”灰土分层夯实，其上部采用黄土分层回填夯实，分层土摊铺厚度均为300mm，压实度均不低于95％。回填土中不得有杂物，含水率符合规定要求。
S3、勘测并确定第二施工段的工程地质条件、水文地质条件；第二施工段的围岩类别为层状风化基岩抗压强度低，无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S4、根据第二施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第二适用施工方法；所述步骤S4中的第二适用施工方法具体如下：
S401、采用综掘机掘进，台阶法施工，初始围岩松散和稳定性差，掘进进尺为500mm，随着掘进的伸入围岩系数变大时，逐渐放大台阶长度，配备皮带机出渣至地面，地面设备运矸；
S402、随掘进做支护，支护方式为工字钢支架、背板做临时支护，底板仰拱铺设混凝土预制块，混凝土填充，路面混凝土厚度200mm，第二施工段右侧设置排水沟；
S403、在第二施工段内，每隔100m挖设一个接力排水窝，并在第二施工段的底面设置截水沟，所述接力排水窝内设有水泵，排水流量为100m3/h，扬程为100m，工作面使用隔膜泵能够将水排至接力排水窝，通过排水管路排至地面沉淀池，最终排至矿方指定位置。
更进一步的，所述上台阶施工时，截割岩石是综掘机通过旋转截割头，利用截割头上截齿把岩石从母体中剥离下来。本次综掘段掘进采用EBZ-260型掘进机，现场掘进时每循环进刀为800mm，采用综掘机进行截割岩石时，截割顺序由上向下，先从巷道顶板拉槽然后往复割至上台阶底部。为了保证工程质量，便于掌握巷道规格，定向采用激光指向仪定向，巷道采用综掘机向前掘进，巷道轮廓线眼距误差宜小于50mm，巷道周边不应欠挖，平均线性超挖值应小于100mm，且割岩时，矸石落入综掘机铲板的收集头上，装在收集头上的圆盘耙爪连续运转，将矸石装入综掘机自带的中部运输机，后配DSJ1000皮带机将矸石运至地面，地面采用装载机装矸，自卸汽车运矸；
上台阶掘进完成后，进行上述支护，支护后进行下台阶施工，方法同上，下台阶施工后进行混凝土浇筑，再进行下一个掘进循环。
所述第二施工段的断面为直墙半圆拱形，第二施工段的底面为仰拱预制块填充混凝土并呈反底拱形。
S5、勘测并确定第三施工段工程地质条件、水文地质条件；第三施工段的围岩类别为Ⅳ-Ⅴ抗压强度高；无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S6、根据第三施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第三适用施工方法；所述第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法之间均不相同，所述步骤S6中的第三适用施工方法具体如下：
S601、在地面通过门机和配合汽车吊完成TBM组装、步进机构组装、及刀盘组装等作业；
S602、TBM在地面组装完毕后，在通过段(第一施工段、第二施工段)铺设四条钢轨，钢轨为43kg/m，轨距900mm，TBM通过滚轮一直步进到距离掘进掌子面1.0m处停下，拆除滚轮，调试并准备作业。
S603、掘进循环开始，支撑***复位撑紧，调整TBM的方位和姿态，使刀盘护盾与岩石接触支撑围岩；刀盘旋转，推进油缸起动向前推进刀盘，推进行程结束，刀盘旋转停止，换步并调整TBM的方位和姿态，开始新的掘进循环；所述TBM以20-25％的起步推进速度接近掌子面，当掘进3-5cm时，则以5-10％的速度递增，每增一次，稍待15s，继续提高推进速度，直到理想推进速度为止；掘进的同时，出渣作业、支护作业均同时进行，具体的出渣作业为刀盘上的铲斗将石渣从隧洞底部铲起，石渣通过刀盘里面的溜渣槽卸在主机皮带机上→转载至后配套皮带机→倾斜到洞内连续皮带机上→洞外皮带机→弃渣场；支护作业为锚杆、钢筋网、钢拱架、钢板联合支护配合混凝土喷射作业。
请参阅表1-3，其中表1为第一施工段的断面特征表，其中表2为第二施工段的断面特征表，其中表3为第三施工段的断面特征表。
| 序号 | 项目名称 | 工程概况 |
| 1 | 断面形状 | 直墙半圆拱形+反底拱 |
| 2 | 围岩类别 | 表土 |
| 3 | 支护形式 | 双层钢筋混凝土砌碹支护 |
| 4 | 断面积 | 净：25.0m<sup>2</sup>；掘：41m<sup>2</sup> |
| 5 | 掘进尺寸 | 宽：7000mm；高：6600mm |
| 6 | 支护情况 | 厚度500mm，强度等级C40 |
| 7 | 底板情况 | 片石、砂浆铺底，厚600mm；地坪砼厚300mm，强度C20 |
1.1表1；
表2；
1.2
表3；
在第三施工段内，设置临时水仓，水仓内设有水泵，排水流量为100m2/h，扬程为100m，通过排水管路排至指定污水排水点，当施工到第四个联络巷时，再安装一台BAQ100-150/90KW型水泵一台，然后再通过Φ159mm排水管路排至第二联络巷的临时水仓。如此循环，每两个联络巷分别设置一台固定离心泵进行分级排水，直至井筒施工结束。在第三施工段内每隔200m设置横向截水沟，坡度不小于3％，以将水截流、汇流入沟，再经水沟流入临时水仓。临时水仓内污水排至地面沉淀池，所述第三施工段的断面为圆形。
所述步骤S603中，支护作业为:风钻钻孔并顶入锚杆，锚杆连接管路，通过管路注浆；若遇小规模涌水即涌水量小于6.3m3/h时，风钻钻孔的范围为出水点，钻孔方向为沿水流方向，且钻孔沿第三施工段断面顺水方向布置，孔深2m，分别布置顶孔和帮角孔，且注浆时压力为出水点静水压力的1.5倍；若遇大规模涌水即涌水量大于6.3m3/h时，钻超前注浆孔进行帷幕注浆，注浆的纵向范围30m、径向范围5m，浆液扩散半径2m；注浆终压4-8MPa；若遇软弱围岩地质时，沿第三施工段顶拱120°范围内布置管棚，钻机钻孔且仰角为7°，顶进棚管并注浆。
所述斜井沿长度方向间隔设有多个躲避硐室、中部驱动硐室；每个躲避硐室之间的间距为40m，每个中部驱动硐室之间的间距为650m，所述躲避硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网喷支护，铺底为混凝土，且躲避硐室的断面呈直墙半圆拱形，净宽1.5m，直墙净高1.1m。躲避硐室的表土段采用现浇混凝土砌碹支护，厚度200mm，强度等级C30，躲避硐室的基岩段采用锚网喷支护，厚度100mm，强度等级C20。铺底混凝土厚度100m，强度等级C20,躲避硐室的铺底混凝土厚度100m，强度等级C20，所述中部驱动硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网索喷支护，断面呈直墙半圆拱断面，且断面的底面侧边设有排水沟。中部驱动硐室净宽6m，净高7.5m，采用锚网索喷+砌碹支护，锚杆间排距900*900mm，锚索规格φ17.8×7300mm钢绞线，间排距1800mm×2700mm；菱形布置，喷射混凝土厚度150mm，强度等级C20，砌碹采用C30混凝土浇筑，铺底混凝土厚度150mm，通道内设排水沟一道，所述斜井每两个联络巷之间设置一个临时水仓，临时水仓为直墙半圆拱，净长宽均为4m，净高度4.5m，直墙高2.5m，临时水仓的仓体设置12mm砖砌隔水墙，支护形式为锚网索喷支护，支护参数同巷道参数一致，水仓顶板设起吊锚杆，水仓外设高度不小于1.2m围栏。
所述新工法还包括：步骤S7长距离通风除尘，具体步骤如下：S701、在斜井长度不超过2500m时，在地面设置压入式局部通风机，配合胶质风筒，向掘进的工作面供新鲜空气；S702、在斜井长度超过2500m时，将压入式局部通风机移至斜井内的2500m处并配合胶质风筒，继续向掘进的工作面供新鲜空气；通风路线为地面局部通风机至斜井内，直至斜井内的工作面迎头，由工作面迎头转向斜井内的风筒以排至地面；且压风风量计算公式为：Q＝abrnKq，Q总耗风量，m3/min；a管路漏风系数；b风动机械磨损消耗峋量增加的系数；r高原修正系数，海拔每增加100m，系数增加1％；n同型号风动机具使用系数；K凿岩机、风镐同时使用系数；q风动工具耗风量，m3/min。
仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述新工法将所述斜井沿长度方向的开挖掘进依次分为第一施工段、第二施工段、第三施工段；第一施工段、第二施工段均为第三施工段的施工创造出入井断面；
所述新工法包括：
S1、勘测并确定第一施工段的工程地质条件、水文地质条件；第一施工段的围岩类别为表土，无瓦斯但具有海子、沙层、自然排水不利；
S2、根据第一施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第一适用施工方法；
S3、勘测并确定第二施工段的工程地质条件、水文地质条件；第二施工段的围岩类别为层状风化基岩抗压强度低，无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S4、根据第二施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第二适用施工方法；
S5、勘测并确定第三施工段工程地质条件、水文地质条件；第三施工段的围岩类别为Ⅳ-Ⅴ抗压强度高；无瓦斯但具有含水层、自然排水不利；
S6、根据第三施工段的工程地质条件、水文地质条件，确定第三适用施工方法；
所述第一适用施工方法、第二适用施工方法、第三适用施工方法之间均不相同；
所述步骤S2中的第一适用施工方法具体如下：
S201、使用多台潜水泵配合焊管排水至地面沉淀池内，以排出第一施工段井口位置海子积水；
S202、在第一施工段采用开挖方式掘进，在第一施工段开挖之前核定近井点坐标及井口坐标，在井筒开口点坐标位置放出开挖基线；
S203、将近井点及井筒中心线使用混凝土进行浇筑，并设置涂红白漆的钢筋支架予以保护，防止机械设备碰压测量点，所有的测量点定位标记一经核实后，测量人员对其进行定期检查复核；
S204、开挖前进行降水施工，在开挖区域台阶式的布置多台多管自吸泵，在井口上坡方向30m位置挖一条500×600mm截水沟引水，在第一施工段300m处开挖施工降水井，共同形成降水漏斗圈，通过自吸泵抽水以降低施工降水井的水位，阻断第一施工段的水路；
S205、第一施工段的开挖方式为明挖顺作，自上而下水平分段、垂直分层开挖土方，上部开挖深度内地基土均为细砂，所以开挖分段长度不宜超过10m，粉细砂层分层开挖厚度不大于1.0m；
基坑开挖为竖向分层、对称平衡开挖，先挖基坑中间的土，再挖基坑周边的土，为避免对坑底土的过量扰动，机械开挖预留300mm厚土层用人工挖除，基坑开挖后封底；
S206、第一施工段开挖后边坡进行放坡处理，采取摩擦钉、网喷支护，浇筑井壁，并对底面进行片石砂浆及混凝土铺底施工，待第三施工段开始后浇筑回填第一施工段，形成双层钢筋混凝土支护；
所述第一施工段的断面为直墙半圆拱形，第一施工段的底面呈反底拱形。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述步骤S4中的第二适用施工方法具体如下：
S401、采用综掘机掘进，台阶法施工，初始围岩松散和稳定性差，掘进进尺为500mm，随着掘进的伸入围岩系数变大时，逐渐放大台阶长度，配备皮带机出渣至地面，地面设备运矸；
S402、随掘进做支护，支护方式为工字钢支架、背板做临时支护，底板仰拱铺设混凝土预制块，混凝土填充，路面混凝土厚度200mm，第二施工段右侧设置排水沟；
S403、在第二施工段内，每隔100m挖设一个接力排水窝，并在第二施工段的底面设置截水沟，所述接力排水窝内设有水泵，排水流量为100m³/h，扬程为100m，工作面使用隔膜泵能够将水排至接力排水窝，通过排水管路排至地面沉淀池，最终排至矿方指定位置；
所述第二施工段的断面为直墙半圆拱形，第二施工段的底面为仰拱预制块填充混凝土并呈反底拱形。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述步骤S6中的第三适用施工方法具体如下：
S601、在地面通过门机和配合汽车吊完成TBM组装、步进机构组装、及刀盘组装作业；
S602、TBM在地面组装完毕后，在第一施工段、第二施工段铺设四条钢轨，钢轨为43kg/m，轨距900mm，TBM通过滚轮一直步进到距离掘进掌子面1.0m处停下，拆除滚轮，调试并准备作业；
S603、掘进循环开始，支撑***复位撑紧，调整TBM的方位和姿态，使刀盘护盾与岩石接触支撑围岩；刀盘旋转，推进油缸起动向前推进刀盘，推进行程结束，刀盘旋转停止，换步并调整TBM的方位和姿态，开始新的掘进循环；
掘进的同时，出渣作业、支护作业均同时进行；
在第三施工段内，设置临时水仓，水仓内设有水泵，排水流量为100m³/h，扬程为100m，通过排水管路排至指定污水排水点；
在第三施工段内每隔200m设置横向截水沟，坡度不小于3%，以将水截流、汇流入沟，再经水沟流入临时水仓，临时水仓内污水排至地面沉淀池；
所述第三施工段的断面为圆形。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述步骤S603中，支护作业为:
风钻钻孔并顶入锚杆，锚杆连接管路，通过管路注浆；
若遇小规模涌水即涌水量小于6.3m³/h时，风钻钻孔的范围为出水点，钻孔方向为沿水流方向，且钻孔沿第三施工段断面顺水方向布置，孔深2m，分别布置顶孔和帮角孔，且注浆时压力为出水点静水压力的1.5倍；
若遇大规模涌水即涌水量大于6.3m³/h时，钻超前注浆孔进行帷幕注浆，注浆的纵向范围30m、径向范围5m，浆液扩散半径2m；注浆终压4-8MPa；
若遇软弱围岩地质时，沿第三施工段顶拱120°范围内布置管棚，钻机钻孔且仰角为7°，顶进棚管并注浆。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述斜井沿长度方向间隔设有多个躲避硐室、中部驱动硐室；每个躲避硐室之间的间距为40m，每个中部驱动硐室之间的间距为650m。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述躲避硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网喷支护，铺底为混凝土，且躲避硐室的断面呈直墙半圆拱形。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述中部驱动硐室的挖掘方法为：挖机开挖，表土段为现浇混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网索喷支护，断面呈直墙半圆拱断面，且断面的底面侧边设有排水沟。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿斜井井筒掘砌新工法，其特征在于，
所述斜井每两个联络巷之间设置一个临时水仓，临时水仓为直墙半圆拱，净长宽均为4m，净高度4.5m，直墙高2.5m，临时水仓的仓体设置12mm砖砌隔水墙，支护形式为锚网索喷支护。
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Application publication date: 20201222 Assignee: CHINA COAL SPECIAL DRILLING ENGINEERING Co.,Ltd. Assignor: China Coal Third Construction (Group) Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980003330 Denomination of invention: A new construction method for inclined shaft excavation and masonry in coal mines Granted publication date: 20220419 License type: Common License Record date: 20240327 Application publication date: 20201222 Assignee: CHINA COAL NO.71 ENGINEERING Co.,Ltd. Assignor: China Coal Third Construction (Group) Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980003323 Denomination of invention: A new construction method for inclined shaft excavation and masonry in coal mines Granted publication date: 20220419 License type: Common License Record date: 20240327 |