副斜井过含水流沙层施工安全技术措施培训

副斜井过含水流沙层施工安全技术措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01工程概况与地质条件分析02施工方案设计与选择03施工工艺流程详解04支护结构设计与参数CONTENTS目录05防治水技术措施06施工安全防护体系07监测监控与应急处理08质量控制与验收标准01工程概况与地质条件分析工程背景与施工现状工程概况双马煤矿副斜井是连接地面与井下的重要通道，施工至井筒570m处揭露含水性流沙层，土质为砂土状，含水易流失，层厚约2.5～3.0m。地质构造与水文条件井田处于复杂地质构造带，存在断层、褶皱等构造，含水层发育，水文地质条件复杂。揭露的流沙层巷道开挖后呈松散状，对施工安全构成威胁。当前施工状况施工至井筒595.5m处时，距迎头12m已成型巷道与主体巷道出现裂隙，迎头开始下沉，现已进行处理和固定，需采取有效措施确保后续施工安全。施工面临的主要风险主要风险包括流沙层易导致巷道坍塌、涌水可能引发突水事故、已成型巷道裂隙及迎头下沉影响井筒稳定性，需针对性制定安全技术措施。

含水流沙层地质特征岩性组成与分布特征主要由粉砂、细砂及亚粘土层构成，砂粒粒度均匀，孔隙度大，多分布于第四纪地层及基岩古地层中，常与古河谷、近海冲积平原相关，上下多为不透水层。

水理性质与流动特性饱含地下水，受动水压力或机械振动易发生流动，粘土质流砂层具触变性，振动液化后停止可复原，天然状态下湿而带腐臭味，流动可造成地基失稳。

典型工程实例特征双马煤矿副斜井施工至570m处揭露含水流沙层，土质为砂土状，含水性，易流失，层厚约2.5～3.0m；国投哈密一矿副斜井K1231m处揭露含砾粗砂岩含水层，涌水量10m³/h以上，岩层倾角达50°左右。突水涌砂风险及防治施工风险评估与应对策略

含水层富水性较强，单位涌水量大，易引发突水涌砂，对井筒施工构成严重威胁。应采取超前钻探（钻孔深度5m，探后掘进不超过3棚）、设置导水管引排等措施，控制水压和流量。巷道坍塌风险及防治

流沙层易流失、呈松散状，巷道开挖后易发生片帮、冒顶。采用短掘短支（循环最大进度600mm）、超前支护（如管缝锚杆超前2m）、“U”型钢棚+双层金属网+喷浆联合支护，及时封闭围岩。支护结构失稳风险及防治

金属棚在承受较大压力时易发生扭曲、变形，或因不匀称沉降失稳。架设时棚腿底脚采用C30混凝土板（250mm×250mm×100mm）“穿鞋”，增大接触面；棚间用M10拉杆连接，确保整体稳定性。管棚施工失效风险及防治

管棚若打设角度不当或与后巷钢棚连接不牢，易导致支护失效。管棚应与巷道轮廓线呈水平角打设，拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，与后巷钢棚搭接处用钢筋焊接，并密实充填背板、草帘。02施工方案设计与选择短掘短支快速支护原则施工方案总体思路采用人工配合装载机掘进，循环最大进度严格控制在600mm以内，掘进后立即进行支护作业，减少流沙层暴露时间，防止坍塌。联合支护体系构建采用管棚（桩）+29#"U"型钢棚+双层金属网+喷浆300mm的联合支护方式，其中拱部管棚选用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部采用φ50×4000mm圆钢管间距300mm设置，喷浆强度达到C20。底板加固与反拱施工井筒底板采用片石、砂浆换填至硬底后，施工反拱钢棚支护，反拱内填充片石、砂浆深度600mm；每掘进两个循环（1.2m）后及时施做反拱，防止井筒下沉。排水与坡度优化通过加强排水系统降低地下水压，同时将巷道坡度调整为6.5°下坡施工，以加快过含水流沙层速度，减少流沙层对施工的影响。关键施工方法比选冻结法通过人工制冷技术将含水流沙层冻结成冻土帷幕，适用于含水层厚度大、水压高的情况，能有效封水并加固土体。注浆法利用注浆设备将浆液注入含水层裂隙，凝固后封水，适用于含水层厚度较小、水压较低的情况，可提高土体强度和稳定性。管棚法在含水流沙层中钻设大直径钢管形成管棚支护结构，适用于含水量高、厚度大、稳定性差的流沙层，能防止流沙层坍塌。短掘短支法每次掘进一定距离（如800mm）后马上进行架棚背网支护，配合一掘一喷作业，及时封闭围岩，适用于防止工作面片帮、冒顶。最终施工方案确定方案确定依据经建设单位、监理单位及施工单位联合会议协商，结合双马煤矿副斜井实际揭露的含水流沙层（砂土质、松散、厚2.5～3.0m，已出现迎头下沉及巷道裂隙）情况确定。核心支护体系采用打管棚（桩）+29#“U”型钢棚+双层金属网+喷浆300mm联合支护；拱部管棚为φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部为φ50×4000mm圆钢管间距300mm，喷浆强度C20。掘进与循环控制人工配合装载机掘进，严格执行短掘短支，循环最大进度控制为600mm，确保快速支护，减少流沙层暴露时间。底板与反拱处理井筒底板采用片石、砂浆换填至硬底后施工反拱架；每施工2个循环（1.2m）后进行反拱施工，反拱钢棚内填充片石、砂浆，深度600mm，防止井筒下沉。03施工工艺流程详解

前期准备工作01地质勘察与风险评估开展专项地质勘察，查明含水流沙层分布范围、厚度（如2.5～3.0m）、颗粒级配、渗透性及地下水文特征（单位涌水量、水压等），评估突水、坍塌等风险，绘制详细地质剖面图。

02施工方案制定与审批根据勘察结果制定专项施工方案，明确短掘短支（循环进度≤600mm）、管棚+U型钢棚+喷浆联合支护等技术参数，经建设、监理、施工单位会审通过后实施，方案需包含应急响应预案。

03设备与材料准备配备管棚钻机、29#U型钢棚、双层金属网、C20/C30混凝土、单体液压支柱、装载机等设备材料，储备应急砂袋、速凝混凝土及注浆设备，确保材料性能符合设计要求（如喷浆强度C20，厚度300mm）。

04人员培训与技术交底对施工人员进行安全技术培训，重点讲解含水流沙层施工工艺、支护操作要点及应急处置流程，开展班前技术交底，确保作业人员熟悉施工方案及安全注意事项。01迎头支护与加固工艺木垛底座与单体液压支柱架设在迎头采用方木木垛铺设底座，架设单体液压支柱，利用液压支柱将迎头支撑，架内填充木垛支撑，确保迎头初步稳定。02底板清理与反拱架施工迎头支柱架设完并加固后，清理底板淤泥，施工迎头反拱架；底板采用片石、砂浆换填至硬底，为后续掘进奠定基础。03管棚超前支护参数巷道采用圆钢管打设管棚，拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部为φ50×4000mm圆钢管，间距300mm，管棚与巷道轮廓线呈水平角打设，并与后巷钢棚搭接焊接，管棚内密实充填背板、草帘。04短掘短支与支护循环控制采用人工配合装载机掘进，短掘短支，循环最大进度为600mm；每完成一个循环后，迅速挂网、初喷混凝土50mm后安装29#U型钢棚支护，确保施工安全。

巷道掘进与支护流程管棚施工工艺拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部为φ50×4000mm圆钢管间距300mm，管棚与巷道轮廓线呈水平角打设，与后巷钢棚搭接处用钢筋焊接，管棚内密实填充背板、草帘。

短掘短支作业方式采用人工配合装载机掘进，循环最大进度控制在600mm，掘进后迅速挂网（网宽800mm，网孔100×100mm），长边对接，短边搭接，金属网与管棚用铅丝绑扎连接。

U型钢棚安装要求初喷混凝土50mm后安装29#U型钢棚，过含水流沙层段钢棚间距300mm，底板铺设30kg轻轨作为底梁并与钢棚棚腿焊接，安装完毕后二次挂金属网与钢棚绑扎连接。

喷浆支护参数二次挂网后进行喷浆支护，喷浆厚度250mm，支护总厚度300mm，混凝土强度等级C20，确保巷道围岩封闭稳定。

反拱施工时机与要求巷道施工两个循环（1.2m）后开始做反拱，采用反拱钢棚支护，反拱内填充片石、砂浆，深度600mm，防止井筒下沉。

反拱施工与底板处理

反拱施工时机与循环控制巷道施工两个循环（1.2m）后立即开展反拱施工，通过及时封闭底板防止井筒下沉，确保施工进度与结构稳定同步推进。

反拱支护结构设计采用反拱钢棚支护，内部填充片石与砂浆，填充深度达600mm，形成刚性承载结构，有效抵抗流沙层竖向压力。

底板换填材料与工艺采用片石、砂浆对底板进行换填至硬底，增强底板承载力；换填后铺设30kg轻轨作为底梁，并与29#U型钢棚棚腿焊接固定，形成整体受力体系。

地坪混凝土施工标准地坪采用φ18mm螺纹钢单层钢筋网（间排距250mm），浇筑C30混凝土厚度400mm，通过高强度结构层阻断流沙渗透路径，保障井筒长期稳定。

永久支护施工工艺管棚支护施工拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部采用φ50×4000mm圆钢管间距300mm打设；管棚与巷道轮廓线呈水平角布置，并与后巷钢棚搭接焊接，管棚内密实充填背板、草帘。

U型钢棚安装采用29#U型钢棚支护，间距300mm；棚架间用M10拉杆连接，底板铺设30kg轻轨作底梁并与棚腿焊接；安装前需初喷混凝土50mm封闭围岩。

双层金属网铺设金属网采用φ6.5mm圆钢制作，规格800×2100mm，网孔100×100mm；全断面挂设，U型钢棚内外各一层，长边对接、短边搭接，与管棚及钢棚用铅丝绑扎连接。

喷浆支护作业喷浆总厚度300mm，强度C20；分两次施工，初喷50mm封闭围岩后架棚，二次喷浆250mm；喷浆前需清理岩面，确保喷层与围岩紧密结合。

反拱施工要求巷道施工两个循环（1.2m）后开始做反拱，采用反拱钢棚支护；反拱内充填片石、砂浆，深度600mm；底板采用片石、砂浆换填至硬底，防止井筒下沉。04支护结构设计与参数

管棚支护设计管棚材料规格与布置参数拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部为φ50×4000mm圆钢管，间距300mm，必要时可紧密布置；管棚与巷道轮廓线呈水平角打设，并与后巷钢棚搭接采用钢筋相连焊接。

管棚施工工艺要求管棚施工前需清理迎头底板淤泥并完成反拱架施工；管棚安装后内部需密实充填背板、草帘，确保支护整体性；管棚施工完成后采用人工配合装载机掘进，循环进度控制在600mm内。

管棚与联合支护协同设计管棚作为超前支护与29#"U"型钢棚（间距300mm）、双层金属网（网孔100×100mm）、300mm厚C20喷浆形成联合支护体系；钢棚底部铺设30kg轻轨底梁并与棚腿焊接，增强整体承载能力。U型钢棚支护参数

U型钢规格型号采用29#"U"型钢结构，具有高强度承载能力，适用于含水流沙层巷道支护需求。

棚架间距设置过含水流沙层段钢棚间距严格控制为300mm，确保支护强度，防止巷道变形。

连接与加固方式棚架之间采用M10拉杆连接，增强整体稳定性；底板铺设30kg轻轨作底梁，并与钢棚棚腿焊接固定。

配合支护措施与双层金属网（网孔100×100mm）、300mm厚喷浆（强度C20）联合使用，形成复合支护体系，总支护厚度达300mm。

金属网与喷浆支护要求金属网规格与铺设标准采用φ6.5mm圆钢制作金属网，规格为800×2100mm，网孔100×100mm；全断面挂设双层网，长边对接、短边搭接，与管棚及钢棚采用铅丝绑扎连接。

喷浆材料与强度要求喷射混凝土强度等级为C20，总支护厚度300mm（初喷50mm+复喷250mm）；采用潮料拌和工艺，确保喷层密实度，严禁干料施工。

喷浆施工工艺要点一掘一喷作业方式，架棚背网后立即初喷封闭围岩；复喷时分段分层施工，喷头距岩面1.5-2.0m，呈螺旋状均匀喷射，避免出现蜂窝、空洞。

特殊部位处理措施出水点位置设置导水管引排，喷浆前清理岩面浮渣与积水；喷层厚度采用预埋标桩控制，每5m设置一个检查点，确保符合设计要求。

反拱与底板支护设计反拱施工时机与参数巷道施工两个循环（1.2m）后开始做反拱；采用反拱钢棚支护，反拱内填充片石、砂浆，深度600mm。

底板换填材料与工艺井筒底板采用片石、砂浆进行换填至硬底，为反拱施工提供稳定基础，增强底板承载能力。

地坪支护结构设计地坪采用单层钢筋网支护，钢筋为φ18mm螺纹钢，间排距250mm，混凝土浇筑厚度400mm，强度C30。

底梁设置要求底板铺设30kg轻轨作为底梁，并与钢棚棚腿相连焊接，进一步加强底板与钢棚的整体性和稳定性。05防治水技术措施探放水措施与执行超前钻探施工要求采用短探短掘方式，钻孔深度5m，探后每次掘进不超过3棚（2.4m）距离；在巷道两侧及中间布置钻孔，分别距巷道设计毛底板500mm及拱基线位置，方向与井筒前进方向成1°夹角。探放水启动条件接近涌水量大的含水层、与含水层相通的断层、老采空区等水文地质复杂地段；工作面出现异状流水、水温异常、顶板淋水加大、底板涌水增加等突水预兆时，必须立即停止作业并启动探放水。排水系统配置标准配备满足涌水量的排水设备，当涌水量超过10m³/h时，设置三级排水系统及潜水泵排水系统；在出水孔位置设导水管，及时引出积水以减轻对支护结构的压力。探放水施工管理坚持"有疑必探，先探后掘"原则，施工前摸清井筒地质和水文情况，施工中实时监测涌水量、水压等参数；探放水施工需编制专项措施，由专业人员操作并做好记录存档。

排水系统设计与管理排水系统组成与布置排水系统由三级排水系统和潜水泵排水系统组成。三级排水系统针对井口雨水、工作水和渗水排放；潜水泵排水系统应对井下深部水位高、沉积物污泥等情况，将水抽升至井口。

排水设备选型与配置根据涌水量选择合适水泵，如涌水量10m³/h以上时需配备相应排水能力的水泵。现场需储备备用泵及动力设备，确保排水连续可靠，防止因设备故障导致水位上涨。

排水系统日常管理措施定期检查排水设备运行状况，包括水泵、管路、阀门等，确保其完好。监测井下水文地质信息，实施精细化水岩关系观测和地质灾害监测，及时掌握水位、涌水量变化，调整排水策略。

排水系统维护与故障处理定期清理排水系统中的沉积物、污泥，保证管路畅通。建立设备维护台账，按规定对水泵进行保养。若发生水泵故障，立即启动备用泵，组织人员快速抢修，确保排水不中断。堵砂导水关键技术

管棚支护阻砂技术拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部用φ50×4000mm圆钢管按300mm间距打设，管棚与后巷钢棚焊接连接，内部填充背板、草帘阻断流沙通道。双层金属网过滤措施采用φ6.5mm圆钢制作100×100mm网孔的双层金属网，长边对接、短边搭接，与管棚铅丝绑扎，允许水渗透同时阻隔砂粒流失，支护总厚度达300mm。导水盲管引流工艺在出水点位置设置导水管，将水流集中引出，减轻含水层对支护结构的压力；配合29#U型钢棚+喷浆C20混凝土封闭，形成堵砂导水一体化防护体系。反拱填充止水技术井筒底板采用片石、砂浆换填600mm深度，施工反拱钢棚支护，每掘进1.2m（两个循环）后及时施作，防止底板流沙流失导致井筒下沉。06施工安全防护体系施工前安全准备

地质勘察与风险评估施工前需开展专项地质勘察，查明含水流沙层分布范围、厚度（如2.5～3.0m）、颗粒级配、水压及涌水量（如10m³/h以上）等参数，评估突水、坍塌等风险，为方案制定提供依据。

施工方案审查与优化组织建设、监理、施工单位联合审查施工方案，重点审核支护参数（如29#U型钢棚间距300mm）、排水措施、应急方案等，确保符合现场实际，可根据情况调整条款。

作业人员专项安全培训对施工人员进行含水流沙层施工安全技术措施培训，内容包括操作规程、危险源辨识（如流沙突涌、支护失效）、应急处置方法等，考核合格后方可上岗。

设备与材料准备及检查准备单体液压支柱、方木、管棚（如φ75×6000mm圆钢管）、金属网、混凝土（C20、C30）等材料，检查排水泵、装载机、喷浆机等设备性能，确保满足施工及应急需求。现场安全防护措施

个人防护装备规范施工人员必须佩戴合格安全帽、防砸鞋，高空作业时系好安全带，接触锋利或有害物质时佩戴防护手套，确保个体安全防护到位。

危险区域警示标识设置在施工现场危险区域设置醒目的警示标识，如“小心地滑”“注意坍塌”等，禁止通行区域设置禁止标识，明确警示施工人员注意安全。

井口与井壁支护监测定期对井口和井壁支护结构进行监测和检查，及时发现支护变形、开裂等隐患，确保支护结构稳定，防止坍塌事故发生。

防流沙突涌应急物资储备现场储备应急砂袋、速凝混凝土及注浆设备，当发生流沙突涌时，能快速抛填砂袋形成反压，必要时采用双液注浆加固地层。

挖孔作业安全管理挖孔作业实行“双人双岗”制度，专人观察孔壁变化，发现异常立即撤离；每孔设置应急软梯，梯笼高出作业面1.5m，确保紧急撤离通道畅通。施工人员安全防护

个人防护装备规范进入施工现场必须佩戴合格的安全帽，高空作业时必须系好安全带，施工人员应穿着防砸鞋，接触锋利或有害物质时必须佩戴防护手套。防尘防毒措施施工人员加强个体防护，正常佩戴使用防尘口罩。施工中坚持湿式打眼，严禁打干眼；放炮中使用水泡泥，放炮前后洒水灭尘，装岩（煤）洒水；喷浆采用潮湿拌料。防溺水与应急防护水上作业人员必须穿戴救生衣，作业平台设置救生圈及救生绳，配备水上应急救援设备。每孔设置应急软梯，梯笼应高出作业面1.5m，确保紧急情况下快速撤离。安全培训与意识提升加强矿工的安全培训，提高对矿山安全和防水知识的认识，加强安全意识，提高应对突发事件的能力。特殊工种如绞车操作者必须持证上岗，熟悉设备结构性能和操作方法。07监测监控与应急处理

施工监测内容与方法01井壁位移监测采用测斜仪每2-3m检测井壁垂直度，允许偏差≤1%；使用全站仪监测井壁收敛变形，每日记录数据，发现异常及时预警。

02管棚及钢棚受力监测在29#U型钢棚及管棚关键节点安装应力传感器，实时监测荷载变化，确保支护结构受力不超过设计值，数据每小时采集一次。

03涌水量与水压监测在迎头及已施工段设置涌水量观测点，使用流量计每小时记录涌水量，同时监测水压变化，当涌水量超过10m³/h时启动应急排水措施。

04流沙层稳定性监测通过钻孔窥视仪观察流沙层动态，重点监测管棚外侧砂体流动