斜井下穿露天礦內(nèi)排土場是礦井露天轉(zhuǎn)井工過程中比較常見的一種典型的復(fù)雜工程地質(zhì)條件下的斜井設(shè)計及施工工程案例。由于露天礦內(nèi)排土場回填土相對于原始圍巖整體性及穩(wěn)定性均較差，自身強度低，且應(yīng)力平衡很容易因外界因素的影響而受到破壞。因此，當斜井井筒下穿內(nèi)排土場時，井筒開挖會破壞原有的應(yīng)力平衡，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，垂直壓力增大，進而使井筒周邊圍巖壓力增加，井筒施工難度變大，成巷困難。另外，當原有應(yīng)力平衡被破壞后，井筒頂板受上部內(nèi)排土場壓力作用，呈緩慢下沉的狀態(tài)，因此，井筒支護難度較大，若支護強度不夠，則后期很容易因頂板壓力的緩慢作用而導(dǎo)致井筒結(jié)構(gòu)的變形破壞。目前國內(nèi)針對此種情況一般主要采用的處理方法有明槽開挖法［１］、凍結(jié)井法［２］、地面注漿加固法以及掘進工作面迎頭注漿加固法等。其中明槽開挖法、凍結(jié)井法及地面注漿加固法均為傳統(tǒng)的較為粗放型的治理方法，雖然可以達到解決問題的目的，但均不同程度的存在工程局限性大、精準度差、工程量大、材料消耗量大、施工周期長、經(jīng)濟效益低等諸多缺點。而掘進工作面迎頭注漿加固法雖然相對其他幾種方法較為精細，可以大幅減小工程量及材料消耗量，但由于迎頭注漿加固控制距離有限，且注漿及固結(jié)周期均為間歇性的，對施工效率和進度影響較大，施工周期較長。而本次探討的導(dǎo)硐法注漿加固及長管棚法超前支護綜合治理措施及施工工藝正好可以彌補上述幾種方法的缺點，從問題的根源進行治理，治理精度高。且由于其解決問題的切入點距離病灶近，注漿加固范圍小，所以，從精準度、工程量、材料消耗量、施工周期、經(jīng)濟效益等各方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方案。另外，導(dǎo)硐法注漿加固及長管棚法超前支護綜合治理措施實際上針對井筒下穿露天礦內(nèi)排土場采取了多層復(fù)合支護措施，并結(jié)合超前支護的方法，提高了井筒施工的安全性。且該方法施工更為靈活，可在井筒施工時，根據(jù)井下實際揭露井筒周邊圍巖的壓力情況，適當調(diào)整復(fù)合支護措施的組合方式，比如當井筒施工受上部壓力影響較小時，根據(jù)實際需求，可采取環(huán)形注漿加固配合Ｕ型鋼進行支護，也可采取長管棚超前支護配合Ｕ型鋼進行支護。

１工程地質(zhì)概況

江木圖南井原設(shè)計為露天開采，主采３－２煤層，目前露天開采區(qū)域已全部回采完畢并已回填，擬轉(zhuǎn)入井工開采下部的４－１煤層，井工開采采用三斜井開拓，三條斜井均位于井田西北角，井下在井田西部邊界沿南北向布置三條大巷回采４－１煤層。其中，副斜井傾角５􀆰５°，斜長３１３ｍ，大部分位于露采坑內(nèi)排土場下部，井筒受內(nèi)排土場影響較大；主斜井傾角１５°，斜長１５８ｍ，井筒僅底部少量位于露采坑內(nèi)排土場下方，且主要在內(nèi)排土場斜坡底部，受內(nèi)排土場影響較��；回風斜井傾角２０°，斜長８８ｍ，初期全部位于內(nèi)排土場外部，不受其影響。副斜井井筒與露天采區(qū)內(nèi)排土場位置關(guān)系如圖１所示。圖１副斜井井筒與露天采區(qū)內(nèi)排土場位置關(guān)系示意圖三條井筒中，副斜井受內(nèi)排土場的影響最大。從圖１（ｂ）中可以看出，副斜井與其上部的內(nèi)排土場底部法線最小距離僅６􀆰３ｍ，井筒在此處受上部內(nèi)排土場的影響最大。由于該礦井位于鄂爾多斯沙漠地區(qū)，露天礦內(nèi)排土場回填材料主要為剝離的松散層破碎巖石及沙子的混合物，回填材料具有粘結(jié)性差，易變形松動的特性。加之，該處本身距離地表較近，露天坑底部與井筒之間僅存的部分原始圍巖巖性差，強度小，井筒施工時，緊靠該部分圍巖自身強度無法抵抗上部回填區(qū)域的壓力，因此，導(dǎo)致井筒在該處附近施工時，難度大，成巷困難，井筒如何安全穿過該處區(qū)域且能夠保證井筒在后期使用過程中不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形成為設(shè)計及施工的難點。

２導(dǎo)硐法注漿加固及長管棚法超前支護技術(shù)

導(dǎo)硐法注漿加固及長管棚法超前支護技術(shù)是將復(fù)合支護理論與超前支護相結(jié)合，通過多種支護方式組合的形式來完成井筒下穿露天礦內(nèi)排土場等復(fù)雜工程地質(zhì)條件區(qū)域。該方法具有工程量及材料消耗量小，施工周期短且精度高，工作效率及經(jīng)濟效益高等諸多優(yōu)點。

２􀆰.１導(dǎo)硐施工及環(huán)向注漿加固技術(shù)。當井筒施工至受內(nèi)排土場影響較大的區(qū)域下方時，首先采用小斷面導(dǎo)硐穿過該區(qū)域，導(dǎo)硐斷面凈寬２􀆰４ｍ，凈高２􀆰７ｍ，采用３６Ｕ型鋼支護。由于導(dǎo)硐４３斷面相對較小，小斷面開挖時，對周邊圍巖影響范圍小，其受上部內(nèi)排土場及周邊圍巖的壓力也相對較小，巷道抵御周邊來壓的能力較強，巷道施工及支護難度較小。當導(dǎo)硐施工完成后，利用導(dǎo)硐向井筒周邊區(qū)域的圍巖及內(nèi)排土場進行環(huán)狀注漿加固，注漿加固區(qū)為井筒拱墻向外６ｍ范圍，底板向下２ｍ范圍。井筒導(dǎo)硐施工及注漿加固區(qū)域如圖２所示。待注漿加固完成后，井筒周邊即可形成一個強度更大的環(huán)狀再生加固層，該加固層可靠自身強度來抵御部分來自周邊圍巖及上部內(nèi)排土場的壓力，實現(xiàn)對井筒的第一層保護。

２.􀆰２長管棚法超前支護技術(shù)。待井筒周邊的環(huán)形注漿加固層形成后，即可利用導(dǎo)硐對該區(qū)域的井筒進行擴刷，但在井筒擴刷之前，為了防止井筒擴刷后，由于斷面變大而引起對周邊圍巖應(yīng)力平衡影響范圍加大，從而導(dǎo)致巷道周邊壓力增大，尤其是為了抵御上部內(nèi)排土場向下的壓力對注漿加固層的破壞，需首先從已施工好的不受上部內(nèi)排土場影響的井筒部分，沿井筒拱部向?qū)ы仙戏�，即井筒拱部位置施工長管棚，管棚長２７ｍ，采用節(jié)長６ｍ和３ｍ，直徑１０８ｍｍ，壁厚６ｍｍ的熱軋無縫鋼管交替使用。管棚間距０􀆰５ｍ。管棚尾部預(yù)留３ｍ，固定在Ｕ型支架上。為增加管棚強度，需對管棚鋼管進行注漿處理，漿液采用水泥漿液，水灰比１∶１。待管棚架設(shè)完成后，即可對井筒進行擴刷施工，每一階段施工管棚長度２７ｍ，管棚尾部固定Ｕ型鋼支架３ｍ，頭部預(yù)留巖層內(nèi)３ｍ，井筒有效擴刷長度２１ｍ。長管棚超前支護措施，既可以起到加強支護的作用，又可以在井筒擴刷施工時起到超前支護的作用，井筒施工在管棚的掩護下進行，大大提高了工作面的安全性。

２􀆰.３“３６Ｕ型鋼＋鋼筋網(wǎng)＋噴射混凝土”永久支護。待一個循環(huán)的長管棚超前支護措施完成后，即可進行井筒擴刷，井筒擴刷時，應(yīng)采用光面爆破、短段掘支的方法向前推進，每爆破一個循環(huán)，應(yīng)盡快采用“３６Ｕ型鋼＋鋼筋網(wǎng)”進行支護，３６Ｕ型鋼間距６００ｍｍ，支護完成后，采用４ｍｍ鋼絲將３６Ｕ型鋼與１０８ｍｍ鋼管棚進行綁扎加固，待綁扎完成后，再進行永久噴漿處理。至此，井筒下穿露天礦內(nèi)排土場綜合治理措施施工工序全部完成。

３結(jié)語

導(dǎo)硐法注漿加固及長管棚法超前支護技術(shù)相對于傳統(tǒng)的處理措施不僅具有諸多明顯的優(yōu)勢，并且其將超前支護與復(fù)合支護理論相結(jié)合，既提高了井筒施工的安全性，同時又保證了在特殊地質(zhì)條件下井筒的支護強度，大大減小了后期生產(chǎn)運營期間井筒變形的幾率，保證井了筒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。