淺析煤礦井下大斷面硐室施工方法

楊榮基

(山東華新建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,山東泰安 271219)

淺析煤礦井下大斷面硐室施工方法

楊榮基

(山東華新建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,山東泰安 271219)

在煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)過(guò)程中，大斷面硐室承擔(dān)著非常重要的角色。大斷面硐室的施工方法和支護(hù)技術(shù)一直是礦井開(kāi)拓掘進(jìn)的難點(diǎn)。在施工過(guò)程中存在著掘進(jìn)難度大,巷道支護(hù)設(shè)計(jì)要求高等問(wèn)題。本文論述了大斷面硐室掘進(jìn)施工順序和大斷面硐室支護(hù)方法，特別是樹(shù)杈形碹胎與滑軌移碹聯(lián)合施工法的應(yīng)用，保證了礦井掘進(jìn)施工的安全、質(zhì)量和效率，促進(jìn)了礦井的安全生產(chǎn)。

大斷面硐室 聯(lián)合支護(hù) 樹(shù)杈形碹胎

總所周知，大斷面硐室的施工方法和支護(hù)技術(shù)一直是礦井開(kāi)拓掘進(jìn)的難點(diǎn)。特別在松軟破碎煤層中施工大斷面硐室，更面臨著很多的困難，特別是支護(hù)問(wèn)題，這就要求支護(hù)強(qiáng)度高，混凝土砌暄用殖胎跨度大，導(dǎo)致破胎易變形，殖胎不易移動(dòng)等技術(shù)難題．如果在煤層中施工大斷面硐室時(shí)，能創(chuàng)造性地采用了錨網(wǎng)噴+鋼筋托梁+錨索+雙層配筋混凝土砌破聯(lián)合支護(hù)形式，精心研制使用樹(shù)杈形碹胎與滑軌移碹聯(lián)合施工法，并設(shè)計(jì)采用在滑軌上移殖等方法，就能確保礦井建設(shè)工程快速、安全、優(yōu)質(zhì)施工。本文以我國(guó)某礦為例，主要就其硐室掘進(jìn)施工方法和支護(hù)方法作了簡(jiǎn)要分析。

1 工程概況

該煤礦在930水平建有一膠帶機(jī)頭硐室，這一硐室處于松軟破碎煤層中，該硐室掘進(jìn)斷面較大，約為47．4m2，屬于大斷面硐室，凈寬約為7．5m，凈高約為5．8m。

2 大斷面硐室掘進(jìn)施工順序

由于該硐室所處煤層具有松軟破碎的特點(diǎn)，且硐室屬于大斷面施工，因而施工過(guò)程中面臨以下一系列困難：第一，支護(hù)工藝復(fù)雜；第二，施工難度大；第三，施工工序多而雜；第四，施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理面臨的困難較多。為此，該礦井選擇了分層分段導(dǎo)硐施工法。這種方法是比較符合該礦井施工實(shí)際的，并可對(duì)煤層地質(zhì)情況做充分的調(diào)查，并即時(shí)對(duì)掘進(jìn)工藝和支護(hù)方法做出及時(shí)的調(diào)整。這種施工方法沒(méi)有固定的施工設(shè)備，并能靈活選擇掘進(jìn)方法，這種施工方法的具體步驟如下。

(1)首先，結(jié)合硐室周?chē)刭|(zhì)情況，將硐室斷面劃分為四個(gè)施工區(qū)域。第一，先完成導(dǎo)硐工作，并開(kāi)掘其上部，深度為1．4m，同時(shí)，還要采取網(wǎng)噴支護(hù)方法。此外，由于該硐室處于松軟破碎的煤層中，因此，為保證施工的安全進(jìn)行，可選擇短掘短支的是施工工藝，但這種施工工藝必須保證臨時(shí)支護(hù)與掘進(jìn)面同步推進(jìn)，為避免硐室周邊的破壞，硐室周邊在放炮爆破時(shí)，應(yīng)打淺眼鉆孔，必要時(shí)，還要使用人工的方式，如采用風(fēng)鎬清理硐室周邊的凸出部分。然后，進(jìn)行錨桿和錨索施工。第二，再進(jìn)行導(dǎo)硐工作，開(kāi)掘第二區(qū)域，掘進(jìn)深度仍為1．4m，具體施工方法與掘進(jìn)第一區(qū)域一致。

(2)對(duì)于硐室下部而言，其施工首先掘進(jìn)第三區(qū)域，為方便清理碎石，應(yīng)采用后退式掘進(jìn)施工法。在進(jìn)行擴(kuò)掘工作時(shí)，應(yīng)保證幫部符合設(shè)計(jì)的尺寸，并采取及時(shí)的支護(hù)。然后以同樣的施工方法來(lái)完成硐室下部第四區(qū)域的掘進(jìn)。

(3)這種分層分段施工方法呈現(xiàn)出較大的靈活性，較強(qiáng)的安全性，較高的效益性。

3 大斷面硐室支護(hù)方法

3.1 支護(hù)形式和支護(hù)工藝

該硐室采用的支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴等聯(lián)合支護(hù)，這一支護(hù)工作分為兩個(gè)步驟來(lái)完成，即外層支護(hù)為錨網(wǎng)噴和錨索等的聯(lián)合支護(hù)，而內(nèi)層支護(hù)為雙層配筋混凝土砌碹支護(hù)。該硐室支護(hù)所使用的錨桿為螺紋鋼錨桿，這種錨桿具有較高的強(qiáng)度，其布置方式為“三花”形，間排距一樣，均為700mm，錨固劑選用樹(shù)脂。錨索的間排距也是一樣的，均為1600mm，其使用的錨固劑與錨桿的一樣。噴射的混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定為C20，配筋的布置方式為雙向梅花形。縱筋采用的是圓鋼，其直徑為16mm，間距確定為250mm，橫筋也是采用圓鋼，但其直徑為20mm，排距與縱筋所使用的圓鋼一致，豎筋所采用的圓鋼的直徑較小，僅為10mm，但間排距較大，均為750mm。

3.2 樹(shù)杈形碹胎的制作與組裝

為更好完成混凝土的砌碹支護(hù)工作，必須選擇合理的碹胎，若其選型過(guò)小，則不能很好地承受其自身重力和混凝土澆筑層壓力，從而會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的變形，嚴(yán)重時(shí)，混凝土澆筑層會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的走樣，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故；若存在選型過(guò)大問(wèn)題，則井下空間不允許，也不利于后來(lái)的施工作業(yè)。經(jīng)過(guò)多次論證，該煤礦最終確定為樹(shù)杈形碹胎與滑軌移碹聯(lián)合施工法，在進(jìn)行大斷面硐室的混凝土支護(hù)工作時(shí)，可有效避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)。其具體施工步驟如下：

(1)首先，在進(jìn)行硐室混凝土澆筑過(guò)程中，對(duì)基礎(chǔ)硐室中心線方向進(jìn)行加寬，以更好地完成滑軌鋪設(shè)工作。

(2)上述滑軌基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道的鋪設(shè)工作，而后在硐室中心線方向完成底板軌道的鋪設(shè)工作。

(3)組裝碹胎。

(4)制作樹(shù)杈形碹胎，每套碹胎包括4個(gè)碹胎。碹胎是通過(guò)壓制槽鋼而成的，但在碹腿與地面接觸的部位進(jìn)行底座焊接工作，以避免碹腿進(jìn)入底板中。此外，為保證量碹胎之間的穩(wěn)定，還應(yīng)在量碹胎之間焊接40個(gè)銷(xiāo)子套。

(5)組裝樹(shù)杈形碹胎。第一，采用固定架桿將碹腿與樹(shù)杈形固定起來(lái)；第二，使用固定架桿將各樹(shù)杈形固定起來(lái)；第三，重復(fù)步驟1．上述各工作結(jié)束之后，則進(jìn)行混凝土澆筑工作。

4 施工效果

(1)可以有效控制頂板，防止了大斷面碉室掘進(jìn)過(guò)程中的頂板事故，確保了安全。

(2)減去了重復(fù)拆卸和安裝殖胎的工序，避免了部分連接螺栓因反復(fù)拆卸損壞而造成浪費(fèi)。

(3)安全可靠性高，由于殖胎始終是一個(gè)整體，所以有效的解決了暄胎傾倒的問(wèn)題。

(4)減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效，節(jié)約了大量的時(shí)間和材料。

(5)由于殖胎是一次性組裝，整體移動(dòng)，且穩(wěn)定性好，所以很好的控制了工程質(zhì)量，為工程質(zhì)量達(dá)優(yōu)作了充分保證。

(6)具有非常好的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，大斷面硐室施工技術(shù)的應(yīng)用，有效地提高了礦井巷道穩(wěn)定性，大大提高施工進(jìn)度，保障了采掘銜接的順利進(jìn)行，也為解決煤礦井下大斷面硐室的施工提供了有利的參考價(jià)值。

[1]王增新,王兆其,李殿保.大斷面懂事施工方法與支護(hù)設(shè)計(jì)[J].經(jīng)營(yíng)管理者,2011(20):308-308.

[2]路興義,李天佑.煤礦井下大斷面懂事施工法[J].中國(guó)西部科技,2008(29):50-52.

楊榮基(1981-),男,山東泰安人,2005年7月畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)在山東華新建筑集團(tuán)有限責(zé)任公司從事礦井建設(shè)及管理工作,項(xiàng)目部經(jīng)理,助理工程師。