黃陵一號煤礦軟弱巖層中特大硐室施工技術(shù)

張志剛 王建東

（1、中鼎國際工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000 2、陜西陜煤黃陵一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

概述

陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦是1991年12月開工建設(shè)，2001年由原國家計(jì)委驗(yàn)收正式竣工投產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為420萬噸/年，現(xiàn)礦井核定生產(chǎn)能力為500萬噸/年。礦井開拓方式為平硐開拓，礦井通風(fēng)方式為混合抽出式通風(fēng)，礦井為高瓦斯礦井。西一皮帶巷服務(wù)于六盤區(qū)、七盤區(qū)、八盤區(qū)，西一皮帶巷設(shè)計(jì)長度為5900m，共安裝了兩部皮帶運(yùn)輸機(jī)，在2600m處安裝西一二部皮帶，型號，電機(jī)功率為，帶寬為，帶速。該皮帶采用個(gè)四驅(qū)動(dòng)機(jī)，且四個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)均布置在皮帶的同一側(cè)，每兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)為一組，這就要求施工兩個(gè)驅(qū)動(dòng)硐室，由于運(yùn)輸驅(qū)動(dòng)機(jī)的體積和重量都相當(dāng)大，在安裝和檢修時(shí)需要很大的空間。這就要求在皮帶搭接處施工兩個(gè)特大驅(qū)動(dòng)硐室。

1 支護(hù)技術(shù)

1.1 巷道圍巖類型的分析

2#煤層為六盤區(qū)主采煤層，煤層厚度為2.17m-2.59m，平均厚度2.45m，屬中厚煤層。老頂為灰白色細(xì)粒石英砂巖，致密堅(jiān)硬，厚度幾米到20m，一般10m左右?？箟簭?qiáng)度370-690kg/cm2，普氏硬度3.7-6.9，為中等堅(jiān)固-堅(jiān)固巖石，屬穩(wěn)定-中等穩(wěn)定的不易冒落頂板。直接頂板以深灰色砂質(zhì)泥巖及泥巖為主，局部為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖和砂泥巖互層，中厚層狀至薄層狀，水平層理和裂隙發(fā)育，易風(fēng)化破碎，厚度2-12.79m，一般6.5m。抗壓強(qiáng)度190-321kg/cm2，抗拉強(qiáng)度 10-24kg/cm2，普氏硬度2-3.2，為較堅(jiān)固-較松軟巖石，中等穩(wěn)定-不穩(wěn)定的易冒落頂板。

西一二部皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室掘進(jìn)方位為18°，通過現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地應(yīng)力分析和附近巷道施工經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，由于受礦區(qū)整體地質(zhì)構(gòu)造的影響，沿方位18°掘進(jìn)巷道時(shí)，巷道頂板裂隙發(fā)育，裂隙延伸方向與巷道延伸方向大體一致，在掘進(jìn)過程中頂板壓力大、破碎。

1.2 西一二部皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室支護(hù)設(shè)計(jì)

西一二部皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室施工兩個(gè)驅(qū)動(dòng)室，硐室中心距為25m，驅(qū)動(dòng)硐室掘進(jìn)寬度7800mm，高度 7400mm，斷面積為 50.22m2，驅(qū)動(dòng)硐室采用錨桿、錨索、噴砼、鋼筋混凝土砌碹聯(lián)合支護(hù)方式。驅(qū)動(dòng)硐室平面圖如圖1所示，斷面圖如圖2所示。

錨桿：錨桿采用φ18圓鋼加工，長度2500mm，桿尾螺紋M17，長度100mm，桿體材質(zhì)為普通A3鋼，錨桿間排距為800*800mm，呈菱形布置。錨固方式為樹脂端錨，藥卷采用φ23樹脂藥卷，L=350mm，每根錨桿兩節(jié)，一支規(guī)格為K1335，另一支規(guī)格為Z2360。攪拌時(shí)間和凝固時(shí)間分別為10-40S和20—60S。錨桿托板采用球形高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力托板，規(guī)格150×150×10mm，材質(zhì)為 σ10 鋼板。螺母采用特制防松螺母，錨桿額定載荷5T，破壞拉力10T。

金屬網(wǎng)：全斷面采用φ4鋼筋平焊網(wǎng)護(hù)表，網(wǎng)片規(guī)格2000×1500mm。

錨索：單根鋼鉸線 φ15.24mm，長度6300mm，錨深 6000mm，采用 3支 L=700mm樹脂藥卷，尾部配有高強(qiáng)度錨具，配套16#槽鋼托梁，托梁長度為500mm，錨索與錨桿交錯(cuò)布置，錨索排距2000mm，間距2000mm，每排11根錨索。

噴射混凝土強(qiáng)度為C20，厚度為50mm。配合比為水泥：砂子：石子=1：2：2.3，水灰比為0.45，速凝劑摻量約為水泥質(zhì)量的3.5%。

鋼筋混凝土砌碹：強(qiáng)度為C30，厚度為350mm，基礎(chǔ)深度為300mm，混凝土配合比水泥：中砂：石子=1：1.75：3.46，水灰比為 0.49，混凝土中BR-2防水劑摻量約為35Kg/m3。鋼筋采用φ14圓鋼，鋼筋搭接長度為35d，鋼筋網(wǎng)格為300*300mm。雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距為300mm，鋼筋網(wǎng)間使用φ8的鋼筋綁扎連接。

2 施工技術(shù)

黃陵一號煤礦西一二部皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室采用導(dǎo)硐掘進(jìn)法施工，從上到下分兩層施工，每層3個(gè)導(dǎo)硐。施工順序如圖3所示。導(dǎo)硐1為掘進(jìn)施工，導(dǎo)硐2、3刷幫施工，導(dǎo)硐4、5、6 為起底施工。

2.1 上分層導(dǎo)硐施工

在施工上分層時(shí)，掘進(jìn)導(dǎo)硐1，掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)度為1.5米，放炮后及時(shí)進(jìn)行錨桿、金屬網(wǎng)、錨索支護(hù)。導(dǎo)硐2、3為擴(kuò)幫施工，擴(kuò)幫進(jìn)度為1.5米。導(dǎo)硐2擴(kuò)幫至設(shè)計(jì)及時(shí)進(jìn)行錨桿、金屬網(wǎng)、錨索支護(hù)；導(dǎo)硐3采用與導(dǎo)硐2同樣的方法進(jìn)行施工。施工1個(gè)循環(huán)后及時(shí)進(jìn)行初噴封閉巖層，初噴厚度為20mm；施工2個(gè)循環(huán)后，頂部進(jìn)行復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。

2.2 下分層導(dǎo)硐施工

待上分層施工2個(gè)循環(huán)后，再施工下分層，下分層分三次起底施工，起底循環(huán)進(jìn)度為1.5米，分三次起底至設(shè)計(jì)高度。由于下分層為半煤巖，導(dǎo)硐4施工2次后，導(dǎo)硐5、6各施工1次，導(dǎo)硐5、6施工1層后及時(shí)進(jìn)行錨桿、金屬網(wǎng)支護(hù)。導(dǎo)硐4施工至設(shè)計(jì)位置后，及時(shí)施工導(dǎo)硐5、6。施工1個(gè)循環(huán)后及時(shí)進(jìn)行初噴封閉巖層，初噴厚度為20mm；施工2個(gè)循環(huán)后，噴至設(shè)計(jì)厚度。

2.3 鋼筋混凝土碹

待硐室掘進(jìn)與錨噴支護(hù)全部完畢后，進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑。鋼筋混凝土澆筑采用由外向里分段的施工方法，每段長度為6m，施工一段后再接著施工下一段。為保證鋼筋混凝土施工的整體性，每段間鋼筋采用焊接的方法進(jìn)行連接，焊接長度為300mm。驅(qū)動(dòng)室大斷面施工完畢后，再施工小斷面通道。

為保證施工安全，驅(qū)動(dòng)施工采用先施工一二驅(qū)動(dòng)室，后施工電器硐室，最后施工三四驅(qū)動(dòng)室。

3 結(jié)語

一號煤礦西一二部皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)室施工采用了高主動(dòng)性、高強(qiáng)度、高鋼度的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)及導(dǎo)硐掘進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了快速、優(yōu)質(zhì)、安全、高效的目的?？偨Y(jié)出了一套軟弱煤巖層中特大硐室的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)，目前一號煤礦已成功施工了四對八個(gè)特大驅(qū)動(dòng)硐室，掘進(jìn)與支護(hù)效果非常好。

[1]姜鳳彬,翟建民,戴旭敏.硐室施工方案選擇.采礦技術(shù).2006-09-30.