深井大断面马头门工程加固支护技术

马头门锚注联合支护施工济西矿副井马头门连接部分由于围岩松软、巷道断面大，又受F j2、F j3及其派生断层影响，马头门变形破坏严重，多处开裂，剥离露筋，裂缝最宽处超过20mm，墙体单帮位移量230mm，摇台基础2次处理翻修，仍不能保持稳定，如不及时加以加固治理，变形、开裂继续发展可能造成部分工程报废，不仅在经济上造成巨大损失，更重要的是将严重影响建设工程工期并给安全带来严重威胁。

通过采用锚索、锚注、高强锚杆联合支护综合加固治理，取得较好技术经济效果。

1 工程及地质概况济西矿设计生产能力45Mt/a，副井净直径Φ5.0m，深529.5m，表土层厚458.5m。

冻结深度488m，冻结深度480m，基岩段55米。

地面标高+25.28m，表土静水位标高-5m。

井底车场位于-480m水平，净宽5m，净高7.3m，永久支护形式为钢筋砼支护，壁厚600mm，砼标号C40。

-480m水平井底车场位于二叠系，岩性以粉砂岩为主，紫红色粉砂岩，夹灰绿色、参差状断口，裂隙较发育，被方解石、泥质充填，局部见泥质包裹体，强度很低，裂隙带中含有一定的裂隙水。

井底车场岩层情况见表1。

表1 副井马头门地质情况层厚 （m） 累深（m）岩性描述29.71 490.21以紫红色为主、夹灰绿色。

局部夹薄层状、条带状泥岩，水平纹理及交错层理。

裂隙较发育。

孔深482.19-490.21m漏水，463.50m以上为强风化色，475.42m以上为弱风化色。

6.59 496.80 主要由粉砂岩和薄层状泥岩组成，岩芯破碎，见摩擦镜面。

裂隙发育，被方解石，泥质所填充。

82.92 579.72以紫红色为主，夹灰绿色。

夹薄层、条带、团块状泥岩，水平纹理及交错层理。

裂隙较发育，被方解石，泥岩所填充，局部见泥质包裹体。

2 破坏机理分析（1）构造应力残余应力的影响 分析地质资料表明Fj2、Fj3两条落差很大的断层，有多达几十条的派生断层，在形成这些断层时所留下的构造残余应力，当工程开挖后，应力重新分布，当支护强度不能与之匹配时，可能出现变形与破坏。

温州建设集团有限公司承建的山东黄金矿业（鑫汇）有限公司I号脉深部开采主井工程已施工至-1064.3m水平，将接近-1070m中段马头门及绕道、信号硐室、车场等工程的施工位置，为确保安全施工，特编制本施工安全技术措施，要求所有参与施工人员认真学习，并贯彻、严格遵照执行。

一、工程概况Ⅰ号脉矿区深部开采主井掘砌工程，设计井深为1190.1m，采用普通凿井法施工，设计井筒净直径为Φ5.5m，井筒中心坐标为X=4092273.816；Y=480720.720，井口绝对标高+30.1m，井底绝对标高-1160.m，井深1190.1m，本次所施工马头门及绕道、信号硐室、车场、液压硐室等工程位于绝对标高-1070m（马头门底板标高）处，摇台基础地板位于马头门地板向下1.7米，即：-1071.7m处，为单向马头门。

该马头门位于主井井筒北侧354º44´25.6´´方向，包括马头门、信号硐室、车场、液压硐室，绕道、摇台基础等分项工程。

马头门支护长度5m，净宽5.5m，支护厚度0.50m，拱高1.375m（三心拱），基础深0.3m，砼标号C30。

掘进开口高度5.7m，终端高度3.7m，降拱坡度4‰；最大掘进断面34.61㎡，最小掘进断面21.61㎡。

信号硐室在马头门内东侧，长、宽均为3m，支护厚度0.5m，铺底厚0.3m，砼标号C30。

液压硐室位于马头门内西侧，井筒中线向内10.05米处为该硐室中线位置，长、宽、高均为3m。

人行绕道：净宽度0.8m，净墙高1.75m，净拱高0.8m（半圆拱），基础深0.3m，支护厚度0.5m,砼标号C30。

车场：净宽度5.5m，墙高1.825m，拱高1.375m。

摇台基础及推车基础：掘进长度共5.5 m、宽度2.30 m，高度1.70 m，支护厚度均为0.3 m 。

二、地质条件根据矿区地层、构造总体产状，并参照《XZJ-1工程地质钻孔柱状图》资料预知，本马头门工程所处地质结构如下：-900m以下岩石为绿泥石化、绿帘石化变质岩夹杂大理岩，构造相对较复杂，节理发育明显，裂隙大量发育，且松软，稳固性、完整性很差，易破碎，裂隙面具粘土薄膜遇水易溶，遇风、震动易垮落，岩体级别一般为Ⅲ—Ⅳ，局部花岗岩为Ⅱ级、局部破碎段为Ⅴ级。

马头门施工安全技术措施马头门施工方法马头门施工采用小导硐先行掘进到位，再从外向里刷大成型的施工方案。

小导硐选择在马头门顶部中心位置，为便于掘进,导硐规格设为宽×高=4×3m。

1、掘进：马头门掘进采用7655型风钻配长2.2mφ22mm钻钎、φ42m一字型钻头打眼。

导硐采用斜眼掏槽，掏槽眼深度2.2m，辅助眼和周边眼深度2m。

采用从外向里刷大时，顶部打眼采用垫碴打眼，刷大时，炮眼深度2.0m，要求掌握好周边眼角度，防止超挖。

爆破炸药选用2#岩石乳化炸药，1~5段毫秒延期电雷管，串联，正向装药，通过立井放炮电缆在地面起爆室内用380V交流电源起爆。

2、排矸：在掘进马头门时，由于不能直接利用立井抓岩机抓矸,人工转矸速度太慢。

为加快施工马头门出矸速度，在马头门施工时，用P-60B耙岩机主机（不用耙岩机溜槽段）和耙斗直接下井，放置在正在施工的马头门对面的井筒内，用耙头将马头门工作面的矸石全部耙到井筒内，在将耙岩机主机和耙斗用转移到马头门内，再用立井抓岩机将矸石装到吊桶内，利用立井排矸系统将矸石排掉。

在码头门掘进爆破时，用10t稳车将耙岩机主机和耙斗悬吊在下层吊盘下。

3、临时支护：如果马头门在掘进过程中，发现岩层破碎，则在施工导硐时，对拱部进行锚网喷厚度50mm的C20混凝土做临时支护，在刷大成型时，再对二拱及两帮进行锚喷支护。

拱部锚杆选用Φ18mm、长度2m的树脂锚杆，网片用Φ6.5mm钢筋网，网格100×100mm，喷射混凝土厚度50mm，强度等级C20。

喷射混凝土时，混凝土喷射机设置在井筒内，喷射料在地面用搅拌机搅拌后，用底卸式混凝土吊桶装运下放到喷射机旁，人工上料。

马头门与井底车场连接的渐变断面5m巷道，永久支护为100mm厚的C20喷射混凝土，其施工方法与上叙述相同。

4、混凝土砌碹支护：马头门设计为C20混凝土支护，支护厚度350mm。

支护工作待马头门全部掘进完成后再统一进行。

潘一东矿深井软岩马头门复合支护新技术摘要：潘一东风井马头门位于-848m水平。

巷道埋藏深，受地应力影响较大，加之岩石局部强度低，层理发育，地质条件相对复杂，又是双交叉点，顶板松动圈范围大，易掉顶，成形差。

为了安全高效地对此马头门进行支护，采用锚网喷与钢筋混凝土砌碹复合支护形式。

一次支护采用锚、网、喷支护，待围岩基本稳定后再进行钢筋混凝土砌碹。

使锚网喷与围岩形成的组合拱提供一个经留变形空间，从而改善了混凝土支护体的受力状态，提高了支护体的承载能力，使混凝土刚性支护的强度能充分发挥作用。

此支护形式能有效控制松动圈的扩大，改善了巷道围岩的稳定性。

掘进后巷道维护了长期稳定，支护效果良好。

关键词：复合支护锚网喷混凝土砌碹马头门1 工程概况潘一东区矿井风马头门，净底板绝对标高为-842.02m（累深为864.22m），方向为东、西向，两侧各施工16.0m。

马头门拱部处于砂泥岩互层中，墙部为细砂岩，为一层含水层，注浆前预计涌水量为2.94m3/h。

风井井筒揭露13-1煤底板标高为-789.2m，煤厚4.9；11-3煤揭露底板标高为-849.6m，煤厚1.2m，中间夹0.3m厚的泥岩夹矸；根据风井井筒前探资料，风井井筒11-2煤底板标高为-857.8m，煤厚为1.7m。

风井井筒实际揭露11-3煤底板标高为-849.6m，煤层厚度为1.2m。

风井井筒前探11-2煤底板标高为-857.8m，煤层厚度为1.7m。

附近有钻孔及三维地震资料，11-2煤层控制可靠。

本区段位于潘集背斜转折端南翼，总体上为一南倾的单斜构造形态，风井井筒施工至13-1煤层顶板6.7m处揭露F32正断层，断层面倾向190°，倾角40°，断层落差约20m，预计F32断层对巷道施工影响不大。

根据井筒检查孔、注浆孔资料、实际揭露和三维地震勘探资料，11-2煤层控制可靠，构造地质条件简单，煤岩层产状170～180°∠6～8°。

朱集西矿千米深井大断面马头门复合支护方案应用摘要朱集西矿副井马头门位于-962m水平，巷道埋藏深，受地应力影响较大，马头门范围内存液压站、管子道、梯子间、等候室及操车基础等，使得掘进后顶板松动圈范围大，巷道成形差。

为了提高副井马头门施工安全及支护效果，对马头门采用锚网喷索与钢筋混凝土砌碹复合支护形式，并采用注浆充填，以提高马头门的安全性、稳定性及抗变形能力。

关键词深井；马头门；大断面；复合支护朱集西煤矿位于安徽省淮南市，矿井采用立井多水平开拓方式，工业广场设主井、副井、中央风井、矸石井4个井筒，一水平标高-962m，其中副井井筒设计净直径Φ8.0m，副井井底马头门断面大，周围硐室多，对支护的抗变形要求较高，必须合理确定施工方案和支护方案以确保马头门安全施工及有效支护。

1工程概况朱集西矿副井马头门底板绝对标高为-962m（对应井深为987.2m），方向为南、北向，南侧距井中24.78m，北侧距井中20.72m，马头门拱部向上为砂、泥岩，墙部为细砂岩，底板往下为砂岩、泥岩。

马头门为半圆拱型结构，最大掘进断面净宽×净高=8900mm×9800mm，最小掘进断面净宽×净高=6900mm×6100mm。

2支护技术方案2.1支护方案的选择由于马头门埋藏深，受地应力影响较大，加之马头门掘进断面大，又是硐室、巷道较集中的地点，使得马头门松动圈范围较大。

根据围岩松动圈的支护理论，认为巷道被破坏主要是受围岩松动圈在形成过程中产生的碎胀力影响，因此对碎胀力的控制要及时，并且针对松动圈的大小采用合适的支护方式，结合临近相似矿井支护经验，对马头门采用复合支护，一次支护采用锚、网、喷、索支护，能较快地对围岩产生支护力，有效控制围岩碎胀变形，能提高围岩的自承能力。

二次支护是待围岩基本稳定后再采用双层钢筋混凝土浇注，使围岩得到一个强力的支撑体，从而有效减少了围岩的变形空间，提高了围岩的稳定性。

田兴铁矿 3#主井大件道马头门施工技术安全措施田兴铁矿 3#主井现已进行井筒工作面注浆工作，即将进入大件道马头门施 工，为保证大件道马头门能够安全、优质、高效的施工，特编制该措施以指导施 工。

编制依据： （1） 《河北钢铁集团矿业有限公司田兴铁矿 3#主井井筒及相关巷道硐室掘 砌工程施工组织设计》 （2） 《冶金矿山井巷工程质量检验评定标准》YBJ218－89 （3） 《矿山井巷工程施工及验收规范》 （GB213-90） 第一章 工程概况河北钢铁矿集团矿业有限公司田兴铁矿位于河北省滦县响嘡镇境内， 3#主 井井中设计坐标X=4391253.0，Y=40394396，井口标高+20。

根据图纸设计大件道 马头门净底板标高为-535.0，设计高度为11.5m，深度9m，临时支护采用锚网索 喷联合支护，永久支护为素砼支护，支护厚度为400mm，砼强度等级为C40。

地坪 支护形式为素砼支护，支护厚度为200mm，砼强度等级为C10。

井筒与绕道保护层 厚度为250mm，绕道高度为2.3m、长度为7.3m，支护厚度为250mm，采用C40混凝 土浇筑。

即将转入大件道马头门施工时，应提前对工作面进行预注浆工作。

第二章 水文地质基岩裂隙含水层 （带）矿区基岩为一套变质程度较浅并经受不同程度混合岩 化的古老变质岩系，经过长期的地质作用，形成统一的裂隙承压含水层。

依据其 成因、 裂隙发育程度以及岩体的埋深条件不同，将岩裂隙含水岩系划分为古老风 化壳裂隙含水带与深部构造裂隙含水带两部分。

根据 1 号-2 号主井间孔及 2 号-3 号主井间孔钻孔资料，1#、2#、3#主井井 筒穿过岩层为黑云变粒岩，主要为坚硬岩石，硬度 9≤f≤13。

第三章 一、施工方案 井筒掘砌至垂深 544m 处停止砌壁，井筒继续向下掘进并进行连接处和绕道 施工方案及施工准备的拨门施工。

大件道马头门采用短段掘砌的施工方式，并及时进行临时支护，临 时支护采用锚网喷临时支护。

主井扩修南马头门施工安全技术措施六、施工工艺1、马头门刷大完毕经矿验收合格、达到设计轮廓后，方可浇筑混凝土。

浇筑混凝土必需连续进行，如间隔时间超过8小时，应预留好接茬面以保证筑体连续性、整体性。

混凝土应使用振捣器捣固，每一位置的捣固标准，要达到混凝土不再下沉，不消失气泡，并开头泛浆为止。

混凝土砌体内不得留有木材、纸片等杂物。

浇筑混凝土要匀称、捣实，做到拆模板后无蜂窝、麻面现象，混凝土表面平整光滑。

2浇筑砼时采纳木模板，木板厚度为40mm、长度为1500mm，宽度为200～300mm，模板必需一面刨光、接口严密，两头均要整齐、垂直，碹板必需一样长，保证接茬严密。

浇筑砼时，在浇筑体内增加配筋，配筋外爱护层厚度20～40mm，配筋为18mm等强度螺纹钢制作。

配筋与箍筋之间用22号铁丝绑扎坚固配筋网格间距为300mm。

2、锚杆安装工艺（1）打锚杆眼打眼前，首先严格按中线检查井筒断面规格，不符设计要求时必需先进行处理；打眼前要先根据由左向右（由右向左）、先上后下的挨次检查顶帮，找掉活矸危岩，确认平安后方可作业。

锚杆眼位置要精确，眼位误差不得超过100mm，眼向误差不得大于15度。

锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配，打眼时应在钻钎上做好标志，严格按锚杆长度打锚杆眼。

打眼应按由左向右（由右向左）挨次依次进行。

（2）安装锚杆安装前应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹扫洁净。

吹扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人，然后把3块树脂锚固剂送入眼底，随将锚杆插入锚杆眼内，使锚杆顶住树脂锚固剂，外端头套上螺帽，用带有专用套筒的锚杆安装扳手卡住螺帽，使扳手带动杆体旋转将锚杆旋入树脂锚固剂，对锚固剂进行搅拌，直至锚杆达到设计深度，方可撤去扳手，搅拌旋转大于35秒后，卸下螺帽，按上模板，上好托盘，拧上螺帽，12分钟后，拧紧螺帽给锚杆施加肯定预紧力，锚杆盘要紧贴模板3、浇筑质量标准混凝土外观存在蜂窝、孔洞、露筋、夹渣等缺陷：混凝土振捣不实，漏振，钢筋缺少爱护层垫块，尤其是板缝内加筋位置，应仔细检查，发觉问题准时处理，拆模时间不少于24小时。

井巷马头门硐室支护工艺的优化摘要：井筒马头门是提升系统的瓶颈，一旦破坏，一方面维修较困难；一方面直接制约矿井正常生产，影响矿井经济效益。

某煤矿主、副井马头门落于断层破碎带中，岩体强度低，巷道原设计支护方式为锚网喷、钢筋、混凝土联合支护，巷道施工一个月后，混凝土出现局部开裂现象。

为保证马头门支护强度和服务年限，对其进行了壁后注浆充填和锚索群支护研究，通过对顶板移近量、两帮移近量的观测，表明该加强支护方式取得了预想效果。

关键词：破碎带；马头门；加固；壁后注浆；锚索群某矿井采用立井单水平上、下山开拓方式，回采煤层为3下煤层，煤质为优质无烟煤。

矿井设计主、副、风井，井筒施工方法为普通爆破法。

1基本概况1.1主、副井井筒主、副井井筒净直径设计分别为4.5m、5.5m，地面标高均为+155.5m。

主井井筒实际井深为381m（含井底水窝10m），马头门底板标高-215.5m；副井井筒实际井深为389.4m（含井底水窝18m，原设计井筒深度为393m），马头门底板标高-216.1m。

主、副井井深0～150m冲积表土层混凝土强度均为C35，井壁壁厚分别主要为500mm、550mm；基岩段混凝土强度均为C40，井壁壁厚分为为400mm、450mm。

1.2主、副井马头门主井马头门：主井马头门单侧规格为净宽×净高×净长=4000mm×3900mm×5000mm，支护方式为锚网+单层钢筋+混凝土支护。

锚杆规格：φ20mm、L2000mm树脂锚杆，间排距均为800mm；钢筋规格：φ20mm；混凝土强度C30，壁厚400mm。

副井马头门：副井马头门单侧规格为净宽×净高×净长=5200mm×5500mm×5250mm，支护方式为锚网喷+双层钢筋+混凝土支护。

锚杆规格：φ18mm、L2000mm树脂锚杆，间排距均为800mm，抗拔力不低于8t；钢筋规格：φ18mm；混凝土：喷射混凝土强度C20，喷厚100mm，浇筑混凝土强度C40，壁厚500mm（图1）。