復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)在康城煤礦的應(yīng)用

文/呂宏京

復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)在康城煤礦的應(yīng)用

文/呂宏京

冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)康城煤礦是一個(gè)1958年投產(chǎn)的老礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，資源枯竭。如何在產(chǎn)量不可能大幅提高的情況下實(shí)現(xiàn)老井挖潛，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，保證生產(chǎn)經(jīng)營正常運(yùn)行，是擺在企業(yè)面前的嚴(yán)峻課題。為了礦井的可持續(xù)發(fā)展，康城煤礦決定對-100m北翼下組煤地區(qū)進(jìn)行開采，屆時(shí)礦井涌水量將大幅增加，需新建一座潛水泵房增大礦井的排水能力，確保礦井生產(chǎn)安全。由于新建潛水泵房中泵房主硐室、吸水井硐室、吸水井、通風(fēng)巷、配水巷集中布置，形成硐室群，且硐室斷面較大、各硐室間距小，增加了硐室施工的難度。康城煤礦采用復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)，保證了潛水泵房硐室安全快速施工，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對于水文地質(zhì)條件類似礦井具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

一、硐室圍巖條件

1.地質(zhì)條件。掘進(jìn)層位于4#煤火成巖侵入體至山青小煤三層底板細(xì)砂巖層。泵房主硐室及小井上部位于火成巖層內(nèi)，吸水小井中下部位于山青小煤三層頂?shù)装鍘r層。煤巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，走向65°，傾向155°，傾角9°~11°。所穿巖層分別為粉砂巖：灰黑色，具水平層理，有碳質(zhì)層理面，層厚2.45m；三青小煤三層：煤質(zhì)較好，穩(wěn)定性差，層厚一般為0.15m；細(xì)砂巖：灰色，以石英、長石為主，上部互層狀，具碳質(zhì)層理面，裂隙較發(fā)育，層厚5.88m。

2.水文條件。巖水在掘進(jìn)-100m大巷期間已疏干，粉砂巖及砂巖層內(nèi)有少量裂隙水，涌水量5~ 25m3/h。

二、施工順序和施工組織

優(yōu)化資源配置和科學(xué)合理地安排施工順序，對于提高施工方案的科學(xué)化水平至關(guān)重要。潛水泵房采用復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)，首先，按照先施工泵房主硐室再施工2#吸水小井硐室和1#吸水小井硐室的施工順序，交替作業(yè)。其次，上述施工完畢后，開始硐室之間通風(fēng)巷的施工，采用規(guī)格1.5m×1.8m，速噴支護(hù)方式。第三，施工2#吸水小井和1#吸水小井，交替作業(yè)，到標(biāo)高-99.6m時(shí)，開始小井之間配水巷的施工，采用規(guī)格1.8m× 2.2m，錨網(wǎng)噴支護(hù)方式。各硐室施工期間，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成預(yù)留孔及預(yù)埋構(gòu)件的留設(shè)和安裝任務(wù)。采用“三八”作業(yè)方式，掘進(jìn)采用炮掘。

三、施工方案

在復(fù)雜大斷面硐室施工過程中，正臺階分層施工法可有效確保安全生產(chǎn)，并利于加快施工進(jìn)度?？党敲旱V新增潛水泵房最小斷面積約27．72m2，最大斷面積為187.5m2，屬于大斷面硐室，符合正臺階分層施工法的技術(shù)要求。

1.泵房主硐室的施工方案

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，泵房主硐室需在原小斷面巷道的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。原巷道凈斷面規(guī)格為3.6m× 3.2m，速噴支護(hù)；泵房主硐室設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面規(guī)格5.8m×6.9m，長度33．3m。針對泵房主硐室高6.9m的實(shí)際情況，為了便于施工，將整個(gè)硐室分為上下兩個(gè)分層，上分層工作面超前施工，高度為3.8m，下分層工作面滯后施工，高度為3.1m，上分層超前距設(shè)計(jì)為3m。施工時(shí)，需對原巷道調(diào)頂、擴(kuò)幫，并利用爆破后崩落的巖石將原巷道填至一定高度，便于上分層施工時(shí)施工人員進(jìn)行蹬碴作業(yè)。上分層工作面爆破后，剩余矸石由人工清理到下分層工作面。上下分層工作面矸石采用耙斗裝巖機(jī)裝1噸罐車外運(yùn)。裝巖機(jī)距頭6~25m。

2.吸水小井硐室施工方案

兩個(gè)吸水小井硐室掘進(jìn)規(guī)格6.1m×5．2m，掘進(jìn)長度8.4m，吸水小井硐室高度達(dá)到5.2m。因長度較短，可將整個(gè)硐室分為上下兩個(gè)分層施工，先施工上分層工作面，高度為3.2m，一次施工長度8.4m；后施工下分層工作面，高度為2m，一次施工長度8.4m。施工時(shí)，爆破后崩落的巖石留夠高度，便于施工人員可蹬碴作業(yè)完成上分層工作面施工任務(wù)。下分層工作面施工由外向里逐步進(jìn)行達(dá)到規(guī)定長度。裝巖機(jī)安裝在距吸水小井硐室口以外6m處，上下分層工作面迎頭出碴時(shí)配合使用導(dǎo)向輪，耙斗可直接將工作面迎頭碴耙出到泵房主硐室內(nèi)，使用裝巖機(jī)完成運(yùn)裝任務(wù)。

3.吸水小井施工

吸水小井位于泵房主硐室底板水平以下，開挖長度11.3m，寬度5.3m，深度9.8m。吸水小井施工前，內(nèi)、外水倉已掘進(jìn)到吸水小井位置，水倉底板標(biāo)高-99.6m，小井底部標(biāo)高-103.2m，泵房主硐室底板標(biāo)高-93.8m。鑒于小井掘進(jìn)規(guī)格大、出碴困難及巖性等因素，可先在吸水小井硐室底板到水倉頂板（高差2.6m）打通一個(gè)直徑為1.2m的排矸小井將二者貫通，吸水小井由上向下施工，便于吸水小井高度5.8m范圍內(nèi)的矸石利用人工均可以通過排矸小井運(yùn)到水倉，并在水倉內(nèi)安設(shè)裝巖機(jī)裝罐外運(yùn)。此外，水倉底板至吸水小井4.0m高度范圍內(nèi)的矸石，也可以利用安設(shè)在水倉內(nèi)的裝巖機(jī)將大部分矸石裝車外運(yùn)，最大限度地節(jié)省了人力，加快了施工進(jìn)度，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的目的。

4.支護(hù)方案

根據(jù)礦山壓力影響規(guī)律，施工人員分析一次支護(hù)后礦壓觀測圖兩幫和頂板位移變化曲線，認(rèn)為一次支護(hù)后滿2個(gè)循環(huán)進(jìn)行二次支護(hù)施工，即可滿足該巷道的施工要求。此外，為了保證泵房硐室施工質(zhì)量和完成后能正常使用，并檢驗(yàn)其選用的支護(hù)方式是否合理。施工人員采用收斂計(jì)、錨桿（索）拉力計(jì)、錨桿測力矩扳手、頂板離層指示儀、混凝土強(qiáng)度檢測儀等儀器進(jìn)行檢測。數(shù)據(jù)表明，施工完成后15天內(nèi)，最大累計(jì)變形量為5mm,隨后硐室趨于穩(wěn)定，該支護(hù)工藝能夠滿足施工要求。混凝土抗壓強(qiáng)度均在200#以上，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

四、社會和經(jīng)濟(jì)效益

1.經(jīng)濟(jì)效益

泵房硐室共計(jì)70m，采用復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)后，每米巷道可節(jié)約維修費(fèi)用6000元，整條巷道可減少巷道維修費(fèi)用42萬元。此外，采用該技術(shù)加快了施工進(jìn)度，工效得以大幅提高，工期共耗時(shí)3個(gè)月，節(jié)約人工費(fèi)用20萬元?？傆?jì)綜合創(chuàng)效62萬元。

2.社會效益

復(fù)雜大斷面硐室群施工技術(shù)解決了大斷面硐室支護(hù)難題，滿足了巷道的使用要求，提高了礦井防御水災(zāi)事故能力，為下組煤開采創(chuàng)造了條件，從而給礦井有序發(fā)展提供了可靠保障。

（作者單位：冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)）

（責(zé)任編輯：周瓊）