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摘 要：过厚大风（冲）积沙层施工经验总结，为今后斜井过厚大风（冲）积沙层提供借鉴。
关键词：厚大风（冲）积沙密集管棚注浆木垛 架棚
Abstract: Thick wind (red) sand layer construction summary, for the future wind inclined thick (red) sand layer for reference.
Key words: thick wind (red) sand-intensive grouting pipe roof rack shelf wood crib
中图分类号：TU761
1、工程及地质概况
魏墙煤矿井田地处陕北侏罗纪煤田榆横南区矿区的北部，其北以无定河为界与榆横矿区（北区）波罗井田相接，南与芦河井田相邻，西与曹阳湾勘查区相接，东与朱家峁井田相邻。地理坐标为：东经109°14′40.68″～109°22′32.58″，北纬37°57′50.31″～38°03′36.11″。井田东西长11.4km，南北宽7.5～10.3km，面积约102.73km2（含石马洼煤矿全部和张家洼煤矿部分面积）。
我项目部承建的魏墙煤矿副斜井净宽5600mm，净断面积21.2m2，倾角5.5°,全长3457m，其中表土及风化基岩段长784.5m。表土段主要为第四系松散堆积地层，有松散沙层（包括风积沙及冲洪积砂等）、黄土等。
全新统风积沙在井田内大面积分布，以粉细沙为主，一般厚4～10m；该沙层极为松散，固结程度差，透水性强，压缩性大，强度低。
全新统冲洪积砂层，主要分布在老贯沟沟底及J3钻孔附近，根据钻孔揭露可知厚度为2.20～23.15m,由沙样颗粒分析结果和井筒掘进过程中揭露土性可知主要成份为粉细沙，稍湿，手捏成团块状，具有一定的可塑性，强度较低，手捏易碎，透水性较强。
在厚大风积沙和冲积沙层中施工，施工难度大，沙层具有一定流动性和压缩性，粘结力差，易塌落和冒顶，施工进度慢，安全难以保证。为此我项目部成立了过风积沙攻关小组，认真研判地质资料、积极学习、虚心向有经验的施工单位及同志请教，结合我项目部施工的魏墙煤矿副斜井的具体情况逐步摸索出了一套较为完整的过风积沙施工经验。
我项目部承建的魏墙煤矿副斜井表土段及风化基岩段长784.5m，其中表土段660m，共穿过5次风积沙、1次冲积沙，总长度近270m，历次穿过沙层具体位置和参数如下：
魏强煤矿副斜井表土段历次穿过沙层位置及参数表
2、施工方案
在风积沙或冲积沙层中掘进时，临时支护采用架设11#矿用工字钢棚、长
3-6mø40mm壁厚3mm的钢管密集超前支护、铺设金属网、及时喷浆封闭的方法；永久支护采用C30素砼支护，短掘短支，每掘进2-5m浇筑一次，HBT30型砼输送泵输送砼；砌碹混凝土须添加WG-HEA型防水剂，用量为水泥重量的10％，抗渗等级不小于S8；喷射混凝土须添加WG-CMA型防水剂,(用量按水泥重量的10％），抗渗等级不小于S6。
挖梁窝时人工配合小型挖掘机开挖，挖掘腿窝和帮部时使用小型挖掘机开挖。采用CX210挖掘机配合SSJ800/2×90胶带输送机装运土方。
3、具体操作方法（工法）
3.1在迎头已架设好的棚子上方利用风镐推动撞头、撞头将钢管打入迎头山墙上部的土层中，要保证钢管打入的深度和方向、保证每一根钢管都紧密排列并方向一致、保证钢管一定在迎头第一架棚子的上边、钢管尾部、在第二架棚子下边并紧贴工字钢棚——充分利用钢管强度和杠杆作用；钢管要密集覆盖整个风（冲）积沙层并延伸至硬土500mm以上，如果全断面为风（冲）积沙层，则全断面沿周长布置密集管棚。（附撞头加工图）
3.2在迎头井筒断面中部留设土堆即俗称“大肚子”（核心土）用以支撑山墙的土层不至于塌落；“大肚子”留成梯形以便于小型挖掘机开挖帮部和腿窝，遇见顶板来压时，可在“大肚子”上方搭设木垛用以支撑迎头棚子；平时，施工人员可在“大肚子”上方作业。
3.3施工人员在管棚的掩护下配合小型挖掘机开挖梁窝，棚间距控制在500-700mm（视土性而定）。
3.4使用两至三根4m的前探梁支撑棚梁子，并利用前探梁控制坡度、找中、抄水平，棚梁子放正后使用连接钢筋将梁子固定，然后铺设金属网、背实顶。
3.5架设好棚梁子后，由于风（冲）积沙较松散、易塌落，为防止在挖帮部或腿窝时山墙土塌落，应及时喷浆封闭顶板及暴露出的山墙、“大肚子”等处，一般每向下开挖1m左右就要喷浆一次，喷浆厚度10-50mm；喷浆时，压风不要开得太大，否则易导致沙层片落、不能形成混凝土保护层。
3.6利用小型挖掘机开挖帮部及腿窝，挖到设计深度时，人工用长把铁铲清理腿窝浮土，并迅速放入片石以防止棚子下沉；栽棚腿子时要事先组织好，由有经验的老工人带领，找正和与梁子的链接要平行作业，动作要快；焊连接筋时，最好在小型挖掘机挖斗的掩护下进行并且尽量缩短下部作业时间。整个过程要有专人观察山墙和“大肚子"情况，并有应急预案。
3.7帮部及时喷浆；适量回填腿窝防止山墙塌落。
4、施工教训
4.1 2010-10-5日，矿方下井检查后,在地面调度室强令我项目部更改施工方案——迎头再架棚时两棚打一次撞锲（原施工方案是一棚一打撞楔即钢管长度2.5m）。此处拱基线以上8-10m均为细粉沙土，松散没有粘结力。拱基线以下为稍带粘土性质沙土。10月5日中班迎头架一棚并根据矿方要求没有一棚打一次密集管棚，6日夜班晨四时，施工基础并出完土准备支模打灰，因管棚不能承受顶板沙土重量，造成迎头山墙塌方，随后迎头前上方沙土涌出，并将管棚压弯成90度。
4.2 砂土层超前预注浆效果很差不能起到加强顶板、超前支护的作用，注浆不成功。2010年10月9日8:00-12:00监理成君明、李佩奇总监、魏墙煤矿工程部冯工、赵工旁站，由我项目部机电队具体操作，对迎头进行超前注浆加固实验，注浆液为50%水泥浆和Be40的水玻璃。10点30分至11点40分，对4个钻孔（孔深6m）进行注浆，由于沙土的强度较低、沙土没有粘结性，注浆前将管口用封口管封住，但是，管壁与孔壁之间空隙无法封堵，且孔壁是沙土强度较低，即使堵住，随着压力的升高注浆液将孔壁内的沙土挤出，随注浆液一起流出空口（沙土内注浆不像岩石内注浆，岩石强度较高，管壁和孔壁之间可以用麻绳缠绕管壁，用锤击打后，用以堵住管壁与孔壁之间的间隙），注浆液顺管壁和孔壁之间的空隙流出。
4.3 2010年12月5日，因迎头山墙没有喷浆加固、焊连接筋時间耽误太长，导致“大肚子”、山墙、帮部塌落，15日晨两时，迎头左邦在挖腿窝并栽好腿子后、焊连接筋时，迎头山墙和大肚子发生塌落，片刻之间沙土埋到二名工人的胸部，当时立即组织人员抢救并电话通知地面增加人员及派好车辆在井口等候，经过三四分钟的挖掘，二人很快被挖出来，并被送往医院检查,万幸的是两名工人经检查后均没有受伤，当天即出院回项目部上班。
5、施工经验
5.1 迎头木垛及”大肚子“千万不能去掉。原因是细粉沙土松散没有粘结力, 任何土质都有一定安息角，迎头木垛及“大肚子”一旦去掉以后势必会造成迎头片帮、迎头及顶板的沙土冒落。
5.2 一旦发生冒顶，尽量不要人工接顶，可直接用钢管或木背板将冒落区口封死，对冒空处注浆，注入膨胀性化学浆效果最好（如马丽散等）。
5.3 迎头为全断面风积沙或冲积沙时，应该全周长密集打撞楔即密集管棚，此种情况一般山墙塌落长度在2-3m左右，有时可能要达到4m，这种情况下钢管长度应该不小于4-6m，钢管的长度要超过迎头山墙塌落长度1-2m，尽量不让沙土从钢管前方流下或将钢管压弯。
5.4 一旦出现冒顶或帮部、山墙塌落，不可盲目连续出土，否则将造成出土越多顶板越空，一旦顶板大面积冒落势必造成推倒或压垮棚子。
5.5 土层极松散时，挖腿窝或栽腿子等下部作业时，可先喷浆加固山墙、大肚子、顶板等处。
5.6 适当放慢施工速度，防止冒顶或片帮。
六、工程结论
二十九工程处魏墙项目部采用密集管棚、注浆、架设工字钢棚、木垛、留设核心土（“大肚子”）等综合措施，成功穿越累计厚度达77-81m、长度263m的特厚风（冲）积沙层，实现安全快速、优质高效施工，受到了建设单位和监理单位的一致好评。工程质量经建设单位、监理、施工单位三方验收，优良品率达到86%。
作者简介：李继法（1956年6月），男，工程师，现在中煤三建二十九工程处从事技术、计划预算等管理工作。
关键词：厚大风（冲）积沙密集管棚注浆木垛 架棚
Abstract: Thick wind (red) sand layer construction summary, for the future wind inclined thick (red) sand layer for reference.
Key words: thick wind (red) sand-intensive grouting pipe roof rack shelf wood crib
中图分类号：TU761
1、工程及地质概况
魏墙煤矿井田地处陕北侏罗纪煤田榆横南区矿区的北部，其北以无定河为界与榆横矿区（北区）波罗井田相接，南与芦河井田相邻，西与曹阳湾勘查区相接，东与朱家峁井田相邻。地理坐标为：东经109°14′40.68″～109°22′32.58″，北纬37°57′50.31″～38°03′36.11″。井田东西长11.4km，南北宽7.5～10.3km，面积约102.73km2（含石马洼煤矿全部和张家洼煤矿部分面积）。
我项目部承建的魏墙煤矿副斜井净宽5600mm，净断面积21.2m2，倾角5.5°,全长3457m，其中表土及风化基岩段长784.5m。表土段主要为第四系松散堆积地层，有松散沙层（包括风积沙及冲洪积砂等）、黄土等。
全新统风积沙在井田内大面积分布，以粉细沙为主，一般厚4～10m；该沙层极为松散，固结程度差，透水性强，压缩性大，强度低。
全新统冲洪积砂层，主要分布在老贯沟沟底及J3钻孔附近，根据钻孔揭露可知厚度为2.20～23.15m,由沙样颗粒分析结果和井筒掘进过程中揭露土性可知主要成份为粉细沙，稍湿，手捏成团块状，具有一定的可塑性，强度较低，手捏易碎，透水性较强。
在厚大风积沙和冲积沙层中施工，施工难度大，沙层具有一定流动性和压缩性，粘结力差，易塌落和冒顶，施工进度慢，安全难以保证。为此我项目部成立了过风积沙攻关小组，认真研判地质资料、积极学习、虚心向有经验的施工单位及同志请教，结合我项目部施工的魏墙煤矿副斜井的具体情况逐步摸索出了一套较为完整的过风积沙施工经验。
我项目部承建的魏墙煤矿副斜井表土段及风化基岩段长784.5m，其中表土段660m，共穿过5次风积沙、1次冲积沙，总长度近270m，历次穿过沙层具体位置和参数如下：
魏强煤矿副斜井表土段历次穿过沙层位置及参数表
2、施工方案
在风积沙或冲积沙层中掘进时，临时支护采用架设11#矿用工字钢棚、长
3-6mø40mm壁厚3mm的钢管密集超前支护、铺设金属网、及时喷浆封闭的方法；永久支护采用C30素砼支护，短掘短支，每掘进2-5m浇筑一次，HBT30型砼输送泵输送砼；砌碹混凝土须添加WG-HEA型防水剂，用量为水泥重量的10％，抗渗等级不小于S8；喷射混凝土须添加WG-CMA型防水剂,(用量按水泥重量的10％），抗渗等级不小于S6。
挖梁窝时人工配合小型挖掘机开挖，挖掘腿窝和帮部时使用小型挖掘机开挖。采用CX210挖掘机配合SSJ800/2×90胶带输送机装运土方。
3、具体操作方法（工法）
3.1在迎头已架设好的棚子上方利用风镐推动撞头、撞头将钢管打入迎头山墙上部的土层中，要保证钢管打入的深度和方向、保证每一根钢管都紧密排列并方向一致、保证钢管一定在迎头第一架棚子的上边、钢管尾部、在第二架棚子下边并紧贴工字钢棚——充分利用钢管强度和杠杆作用；钢管要密集覆盖整个风（冲）积沙层并延伸至硬土500mm以上，如果全断面为风（冲）积沙层，则全断面沿周长布置密集管棚。（附撞头加工图）
3.2在迎头井筒断面中部留设土堆即俗称“大肚子”（核心土）用以支撑山墙的土层不至于塌落；“大肚子”留成梯形以便于小型挖掘机开挖帮部和腿窝，遇见顶板来压时，可在“大肚子”上方搭设木垛用以支撑迎头棚子；平时，施工人员可在“大肚子”上方作业。
3.3施工人员在管棚的掩护下配合小型挖掘机开挖梁窝，棚间距控制在500-700mm（视土性而定）。
3.4使用两至三根4m的前探梁支撑棚梁子，并利用前探梁控制坡度、找中、抄水平，棚梁子放正后使用连接钢筋将梁子固定，然后铺设金属网、背实顶。
3.5架设好棚梁子后，由于风（冲）积沙较松散、易塌落，为防止在挖帮部或腿窝时山墙土塌落，应及时喷浆封闭顶板及暴露出的山墙、“大肚子”等处，一般每向下开挖1m左右就要喷浆一次，喷浆厚度10-50mm；喷浆时，压风不要开得太大，否则易导致沙层片落、不能形成混凝土保护层。
3.6利用小型挖掘机开挖帮部及腿窝，挖到设计深度时，人工用长把铁铲清理腿窝浮土，并迅速放入片石以防止棚子下沉；栽棚腿子时要事先组织好，由有经验的老工人带领，找正和与梁子的链接要平行作业，动作要快；焊连接筋时，最好在小型挖掘机挖斗的掩护下进行并且尽量缩短下部作业时间。整个过程要有专人观察山墙和“大肚子"情况，并有应急预案。
3.7帮部及时喷浆；适量回填腿窝防止山墙塌落。
4、施工教训
4.1 2010-10-5日，矿方下井检查后,在地面调度室强令我项目部更改施工方案——迎头再架棚时两棚打一次撞锲（原施工方案是一棚一打撞楔即钢管长度2.5m）。此处拱基线以上8-10m均为细粉沙土，松散没有粘结力。拱基线以下为稍带粘土性质沙土。10月5日中班迎头架一棚并根据矿方要求没有一棚打一次密集管棚，6日夜班晨四时，施工基础并出完土准备支模打灰，因管棚不能承受顶板沙土重量，造成迎头山墙塌方，随后迎头前上方沙土涌出，并将管棚压弯成90度。
4.2 砂土层超前预注浆效果很差不能起到加强顶板、超前支护的作用，注浆不成功。2010年10月9日8:00-12:00监理成君明、李佩奇总监、魏墙煤矿工程部冯工、赵工旁站，由我项目部机电队具体操作，对迎头进行超前注浆加固实验，注浆液为50%水泥浆和Be40的水玻璃。10点30分至11点40分，对4个钻孔（孔深6m）进行注浆，由于沙土的强度较低、沙土没有粘结性，注浆前将管口用封口管封住，但是，管壁与孔壁之间空隙无法封堵，且孔壁是沙土强度较低，即使堵住，随着压力的升高注浆液将孔壁内的沙土挤出，随注浆液一起流出空口（沙土内注浆不像岩石内注浆，岩石强度较高，管壁和孔壁之间可以用麻绳缠绕管壁，用锤击打后，用以堵住管壁与孔壁之间的间隙），注浆液顺管壁和孔壁之间的空隙流出。
4.3 2010年12月5日，因迎头山墙没有喷浆加固、焊连接筋時间耽误太长，导致“大肚子”、山墙、帮部塌落，15日晨两时，迎头左邦在挖腿窝并栽好腿子后、焊连接筋时，迎头山墙和大肚子发生塌落，片刻之间沙土埋到二名工人的胸部，当时立即组织人员抢救并电话通知地面增加人员及派好车辆在井口等候，经过三四分钟的挖掘，二人很快被挖出来，并被送往医院检查,万幸的是两名工人经检查后均没有受伤，当天即出院回项目部上班。
5、施工经验
5.1 迎头木垛及”大肚子“千万不能去掉。原因是细粉沙土松散没有粘结力, 任何土质都有一定安息角，迎头木垛及“大肚子”一旦去掉以后势必会造成迎头片帮、迎头及顶板的沙土冒落。
5.2 一旦发生冒顶，尽量不要人工接顶，可直接用钢管或木背板将冒落区口封死，对冒空处注浆，注入膨胀性化学浆效果最好（如马丽散等）。
5.3 迎头为全断面风积沙或冲积沙时，应该全周长密集打撞楔即密集管棚，此种情况一般山墙塌落长度在2-3m左右，有时可能要达到4m，这种情况下钢管长度应该不小于4-6m，钢管的长度要超过迎头山墙塌落长度1-2m，尽量不让沙土从钢管前方流下或将钢管压弯。
5.4 一旦出现冒顶或帮部、山墙塌落，不可盲目连续出土，否则将造成出土越多顶板越空，一旦顶板大面积冒落势必造成推倒或压垮棚子。
5.5 土层极松散时，挖腿窝或栽腿子等下部作业时，可先喷浆加固山墙、大肚子、顶板等处。
5.6 适当放慢施工速度，防止冒顶或片帮。
六、工程结论
二十九工程处魏墙项目部采用密集管棚、注浆、架设工字钢棚、木垛、留设核心土（“大肚子”）等综合措施，成功穿越累计厚度达77-81m、长度263m的特厚风（冲）积沙层，实现安全快速、优质高效施工，受到了建设单位和监理单位的一致好评。工程质量经建设单位、监理、施工单位三方验收，优良品率达到86%。
作者简介：李继法（1956年6月），男，工程师，现在中煤三建二十九工程处从事技术、计划预算等管理工作。