深部巷道大圍巖應(yīng)力下煤倉施工技術(shù)研究

孫淑光 等

摘要：隨著煤礦開采深度的不斷加深，深部巷道支護(hù)困難已經(jīng)成為阻礙礦井生產(chǎn)建設(shè)的一大難題，尤其是施工深部煤倉及硐室，因?yàn)槊簜}及硐室這些工程要求的支護(hù)強(qiáng)度較一般巷道要強(qiáng)，工程建設(shè)好后，使用壽命較長(zhǎng)，正確的施工方法及支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇將對(duì)支護(hù)強(qiáng)度起到?jīng)Q定性作用，通過小反井導(dǎo)硐、注漿及鋼筋混凝土支護(hù)，減少了對(duì)周邊圍巖的破壞程度，增加了支護(hù)強(qiáng)度，合理的支護(hù)方式及施工方案的選擇將對(duì)施工過程中的質(zhì)量及安全，甚至是在以后使用過程中的變形維修工作量起到?jīng)Q定性作用，同時(shí)，復(fù)合支護(hù)增加了支護(hù)強(qiáng)度，提高了巷道使用壽命。

關(guān)鍵詞：煤倉施工 混凝土澆筑 反井導(dǎo)硐 刷幫 錨網(wǎng)噴支護(hù)

1 概況

31采區(qū)煤倉位于八礦南翼地區(qū)，標(biāo)高在-531.2～

-516.1之間。31采區(qū)煤倉中心位于3105運(yùn)煤上山

中心向北偏移2000mm與-520輔助水平大巷中心向左幫偏移1710mm交叉點(diǎn)處。倉體為圓柱形，上、下鎖口為圓變斷面，倉體凈Φ5m，上鎖口Φ3m，下鎖口Φ1m，煤倉垂深11.3m。

2 煤倉施工方案

當(dāng)煤倉開始施工前，由地測(cè)科負(fù)責(zé)把煤倉上口和下口的煤倉中心線標(biāo)出，以后施工時(shí)，驗(yàn)收員按照地測(cè)科給出的中心線引入，畫出煤倉開挖輪廓線，然后掘進(jìn)作業(yè)。

2.1 施工方案

①首先采用反井鉆機(jī)在煤倉上口從上往下鉆一個(gè)Φ300mm大小的導(dǎo)向孔，然后再從下而上用大鉆頭擴(kuò)刷成一個(gè)Φ1200m的流矸孔。②采取爆破及風(fēng)鎬、手鎬刷幫方法，從上往下開始利用光面爆破法擴(kuò)刷至設(shè)計(jì)尺寸，擴(kuò)刷至設(shè)計(jì)尺寸后進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨網(wǎng)噴支護(hù)后進(jìn)行鋼筋綁扎，最后立模澆筑混凝土。破巖時(shí)采用反井鉆機(jī)鉆一個(gè)直徑為1.2m的流矸孔出矸。擴(kuò)刷時(shí)采用“三八”工作制，兩班擴(kuò)刷，一班錨噴。③從上向下施工至距下鎖口3m時(shí)，開始對(duì)下部巷道進(jìn)行擴(kuò)修，擴(kuò)修至設(shè)計(jì)斷面，錨網(wǎng)噴支護(hù)并安裝工字鋼，下部擴(kuò)修結(jié)束后再進(jìn)行鎖口施工。

2.2 施工方法及步驟

①擴(kuò)刷幫、臨時(shí)支護(hù)。從上往下進(jìn)行刷幫，采用一炮一支護(hù)（即刷幫一炮1m左右，巷道刷至設(shè)計(jì)尺寸后，按規(guī)定700mm×700mm間排距打錨桿、掛網(wǎng)，再噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)）。擴(kuò)、刷幫時(shí)，必須在煤倉中心流矸孔上搭設(shè)好工作臺(tái)板（工作臺(tái)板用100mm厚松木板制作）。刷幫至設(shè)計(jì)斷面要求后進(jìn)行錨網(wǎng)初噴支護(hù)。②出矸。放炮后矸石通過煤倉內(nèi)直徑1200mm的鉆孔流出，利用扒巖機(jī)將矸石裝車。③混凝土澆筑。因煤倉設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)刷幫結(jié)束后，就開始綁扎鋼筋、穩(wěn)模澆筑。先進(jìn)行綁鋼筋，然后支模板，最后施工混凝土。綁鋼筋期間，先綁外圈主筋，然后綁外圈輔筋，其次綁內(nèi)圈主筋，最后綁內(nèi)圈輔筋，總體由下往上綁；綁鋼筋采用16#鉛絲雙股捆綁。主筋、輔筋規(guī)格為Ф18mm，主筋間距200mm，輔筋間距200mm，內(nèi)筋與外筋間距為350mm，內(nèi)筋與外筋連接采用Ф8mm的鋼筋加工成兩頭帶彎鉤進(jìn)行連接。打混凝土期間，由施工單位將加工好的模板固定在預(yù)定位置，固定模板由下往上固定。（附圖：鋼筋布置示意圖）

施工順序：找平工作面-綁扎鋼筋-穩(wěn)模-澆筑混

凝土-拆模-灑水養(yǎng)護(hù)。

2.3 施工工藝

①掘進(jìn)班：交接班安全檢查→掄尺定位→打眼→裝藥放炮→敲幫→攉空掌子面→出碴→清理驗(yàn)收。②成巷班：交接班檢查→掄尺定錨桿眼→打安錨桿、掛網(wǎng)→刷底根→摻料噴漿→清理回彈料復(fù)用→清理驗(yàn)收。

3 施工規(guī)格尺寸及支護(hù)結(jié)構(gòu)

規(guī)格尺寸及支護(hù)結(jié)構(gòu)：①煤倉上鎖口規(guī)格尺寸：凈直徑×高度=Φ3m×2.3m。②煤倉主體規(guī)格尺寸：凈直徑×高度=凈Φ5m×5.14m。③煤倉下鎖口規(guī)格尺寸： 凈直徑×高度=Φ1×3.5m。煤倉支護(hù)結(jié)構(gòu)：錨網(wǎng)噴、注漿加鋼筋混凝土支護(hù)，錨桿采用Φ20×2200mm的樹脂錨桿，間排距700×700mm，金屬網(wǎng)采用Φ6mm點(diǎn)焊網(wǎng)，噴漿厚度150mm，砼標(biāo)號(hào)C20。倉體及下鎖口鋼筋布置：采用雙層鋼筋，兩層鋼筋間距350mm，鋼筋保護(hù)層厚度50mm，縱筋、橫筋均采用Φ18mm的鋼筋，間排距200×200mm，內(nèi)外層鋼筋用Φ8mm的鋼筋固定牢固，每個(gè)網(wǎng)格用綁絲綁扎牢固，鋼筋的搭接長(zhǎng)度不得小于35d，彎鉤長(zhǎng)度不得小于6.25d；混凝土厚度450mm，混凝土比例，水泥：沙子：石子=1：2：2.5，水泥采用425#水泥，石子直徑為15～20mm，砼標(biāo)號(hào)C30。注漿孔間排距：1×1m，孔深2m。注漿孔采用風(fēng)鉆打眼，孔徑Ф45mm，孔口注漿管采用鋼管，孔內(nèi)采用鉆孔鋼管，采用水泥漿，水灰比為1：0.5-1，添加劑摻入量為水泥重量的5%。④信號(hào)硐室規(guī)格尺寸：凈寬×凈高×凈深=2000×2000×4000mm。巷道特征：直墻半圓拱型。信號(hào)硐室支護(hù)結(jié)構(gòu)：采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿間排距700×700mm，每排11根。錨桿長(zhǎng)度L=2200mm，Φ20mm。金屬網(wǎng)采取Φ6mm點(diǎn)焊網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格：1500×800mm，網(wǎng)孔100×100mm。混凝土噴厚150mm，混凝土強(qiáng)度C20。硐室及交叉點(diǎn)的牛鼻子要用金屬網(wǎng)加鋼筋梯包好打上錨桿后再噴漿，防止受壓變形。⑤煤倉下口需挑頂，擴(kuò)刷成矩形斷面（平頂）。

4 破巖方式及爆破作業(yè)

①巷道采用鉆眼爆破的方法破巖，采用連續(xù)正向裝藥，串聯(lián)連線，全斷面一次爆破。當(dāng)巷道圍巖松軟、破碎時(shí)，應(yīng)增加周邊眼與巷道輪廓預(yù)留，減少裝藥量，爆破后采用風(fēng)鎬、手鎬刷幫的方式將幫部刷至設(shè)計(jì)尺寸，確保巷道成型。②爆破器材、爆破材料采用煤礦許用乳化炸藥，煤礦許用毫秒延期電雷管1～5段，F(xiàn)D200L（A）煤礦用電容式聯(lián)鎖發(fā)爆器。

5 安全技術(shù)措施

5.1 井壁危石管理

①嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，即利用專用找頂工具去敲擊巷道周圍已經(jīng)暴露而未加管理的巖石、煤壁，使其發(fā)出回音，來探明四周圍巖體內(nèi)部是否松動(dòng)、斷裂和離層。②施工過程中，若發(fā)現(xiàn)煤倉井壁有大塊聾石、危石又無法鑿掉時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)加固，處理人員要站在危石側(cè)面，選好退路，并設(shè)專人觀察周圍巖石情況，發(fā)現(xiàn)不安全因素，及時(shí)提醒施工人員，并進(jìn)行處理。③巖石比較軟時(shí)，放炮后，先進(jìn)行初噴漿30mm，及時(shí)封閉巖石，防止風(fēng)化脫落。④井壁巖石破碎時(shí)，縮小錨桿間排距為0.6m×0.6m。

5.2 防墜落安全措施

①煤倉從上向下擴(kuò)刷時(shí)，倉口必須設(shè)置護(hù)欄，護(hù)欄距倉口的距離不小于1m。直徑1.2m的流矸孔必須用架板棚嚴(yán)，以保證施工人員安全。②自上向下擴(kuò)刷深度3m范圍內(nèi)，人員上下采用1.5寸鋼管制作的梯子上下，梯子上端固定采用鋼絲繩連接在巷幫的專用錨桿上，必須固定牢固。人員上下前必須用架板先將流矸孔棚好，確保安全后方可上、下人員。③人員上下煤倉時(shí)采用軟梯，軟梯固定在煤倉上平臺(tái)巷道幫的專用錨桿上。每班安排專人對(duì)軟梯、滑輪、3105運(yùn)煤上山煤倉上口的頂板支護(hù)等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

5.3 防止片幫安全措施

①煤倉上口前3.5m采用松動(dòng)爆破與風(fēng)手鎬配合擴(kuò)刷，3.5m后煤倉從上向下擴(kuò)掘時(shí)循環(huán)進(jìn)尺控制在1m，爆破按圖表進(jìn)行掄尺定位，以減少對(duì)圍巖的破壞。②施工人員必須將井壁上的活碴聾石及時(shí)鑿掉。如鑿不掉必須打錨桿臨時(shí)支護(hù)，確保施工安全。③需打混凝土段必須先打錨桿、掛網(wǎng)，支護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再立模澆注混凝土，只有混凝土澆筑完畢后方可繼續(xù)向下擴(kuò)掘。④井壁永久支護(hù)距倉底巖面最大空幫距離不得超過1.2m，每循環(huán)錨桿必須將鋼筋網(wǎng)壓緊并扣扣相連。⑤上班沒有按規(guī)定噴漿達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，下班嚴(yán)禁放炮作業(yè)。噴漿時(shí)最下端一排錨桿嚴(yán)禁噴漿。

5.4 支護(hù)安全技術(shù)措施

①澆注混凝土?xí)r必須按設(shè)計(jì)固定模板，驗(yàn)收員必須找中線并觀察壁厚是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則必須處理，模板接茬要嚴(yán)密，防止?jié){液外流。②摻料時(shí)必須在準(zhǔn)備的專用鐵板上進(jìn)行。所用大石子必須用水沖洗，河沙要干凈無雜物。水泥標(biāo)號(hào)不得少于425#，并嚴(yán)格按比例摻料，澆注時(shí)使用震動(dòng)棒，驗(yàn)收員作好澆注記錄。③澆注混凝土嚴(yán)禁使用速凝劑，確保工程質(zhì)量。④輸料時(shí)采用6寸鋼絲帶向下輸料。上、下必須聯(lián)系好方可下料，以防堵管。⑤輸料管的聯(lián)接處使用專用卡子卡緊，并用鐵絲拉緊，以防斷裂傷人。⑥混凝土澆注：澆注前先檢查模板的位置、標(biāo)高、截面尺寸是否與圖紙相符。模板的支撐是否牢靠，拼縫是否緊密，以防變形、漏漿。澆注時(shí)應(yīng)進(jìn)行振搗。澆注時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行，并注意胎模穩(wěn)定狀況。如必須間歇，其間歇時(shí)間應(yīng)盡量縮短。澆注完畢需拆除模板時(shí)的間隔時(shí)間應(yīng)不小于24小時(shí)，拆模板時(shí)井壁表面如有縫隙應(yīng)及時(shí)處理。

5.5 處理流矸道堵塞安全措施

①倉內(nèi)施工人員必須與倉底出矸人員相互聯(lián)系好，待倉內(nèi)架板安好后，倉底出矸人員方可將流矸孔內(nèi)矸石出凈。②放炮后倉內(nèi)人員未將架板安裝好，嚴(yán)禁倉底人員出矸防止人員墜入流矸孔內(nèi)。③嚴(yán)格按爆破圖表打眼爆破，以防出現(xiàn)大塊矸石。④處理流矸道堵塞時(shí)人員嚴(yán)禁站在流矸道正上方，以防突然疏通人員掉入。⑤處理時(shí)人員必須佩帶保險(xiǎn)帶，保險(xiǎn)帶為高掛低用。⑥處理時(shí)只準(zhǔn)用長(zhǎng)尖釬或水沖從流矸道上方處理，嚴(yán)禁人員從流矸道下方處理。

6 結(jié)語

煤礦煤倉施工是煤礦生產(chǎn)建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)槊簜}使用時(shí)間較長(zhǎng)，前期支護(hù)選擇不合理，會(huì)給以后的后期維修帶來很大的困難及資金投入，影響安全生產(chǎn)，且以往的方法在煤倉施工過程中存在的安全隱患太多。本文通過對(duì)煤倉支護(hù)方式及施工方案的探討，合理的選擇了先反井鉆機(jī)導(dǎo)孔，在刷幫至設(shè)計(jì)斷面最后進(jìn)行永久支護(hù)的施工方案，通過此方案施工，有效消除了在施工過程中產(chǎn)生的隱患，保證了工程質(zhì)量，為類似的煤倉施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

孫淑光（1986-），男，河南延津人，助理工程師，現(xiàn)從事開拓技術(shù)管理工作。