主井裝載硐室快速施工技術(shù)研究

王 旭

（內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)投資有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 工程概況

1.1 主井裝載硐室概況

色連一號煤礦主井裝載硐室位置處于井深76.181～99.731m，井筒凈直徑5m，垂直高度23.55m。硐室設(shè)計(jì)為半圓拱斷面，水平長度6.735m，凈高18.8m，凈寬6.5m。總掘進(jìn)工程量1447.2m3，現(xiàn)澆C25級砼392.2m3，噴射C18級砼105.9m3，打錨桿2244根，綁扎鋼筋20.87t，安裝120a起重梁一根。該硐室頂板處在4m厚的泥巖中，巖體硬度在f=2～8之間，該處巖層均無涌水，井筒涌水量15.1m3/h。詳見硐室地質(zhì)柱狀圖1。

1.2 支護(hù)技術(shù)

硐室中井筒部分及拱部采用錨網(wǎng)噴與鋼筋砼聯(lián)合支護(hù)，硐室墻壁采用錨噴與鋼筋砼聯(lián)合支護(hù)，其支護(hù)形式如圖2所示。

一次支護(hù)GFMG-29型管縫錨桿，排間距700×700mm，Φ8mm冷軋鋼絲網(wǎng)，噴砼厚度100mm。井筒、硐室永久支護(hù)分別為壁厚400mm和450mm鋼筋砼，雙層綁扎鋼筋，網(wǎng)格為縱筋（Ф18）×橫筋（Ф16）=300×300mm，拉筋Ф12mm，間距為600mm。

圖1 硐室地質(zhì)柱狀圖

圖2 裝載硐室平面和剖面示意圖（單位：mm）

2 施工方案

考慮到該裝載硐室工程量較大，施工難度大。設(shè)計(jì)兩種方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的對比分析，綜合考慮后確定最佳施工方案。

方案一：利用現(xiàn)有斜井裝備及施工工藝，先將硐室工程中的井筒部分掘砌完成，從井深78.181m到97.731m。然后清理井筒工作面的設(shè)備材料升井；滑模拆除刃腳后提升到硐室頂板以上部分，起吊盤到硐室上室底板位置，利用吊盤做工作臺(tái)，水平掘進(jìn)上室（長度6.735m），并永久支護(hù)完成。充填矸石到硐室部分的掘進(jìn)底板時(shí)，停止硐室掘砌施工，集中時(shí)間出矸，當(dāng)矸石出到可向下掘進(jìn)一個(gè)段高3.5m時(shí)，再掘砌硐室的中室部分。按這種方法將硐室部分掘砌完成。

優(yōu)點(diǎn)：工序單一，便于施工人員操作；圍巖暴露范圍小，時(shí)間短，便于維護(hù)。缺點(diǎn)：井筒與硐室連接處需破砼井壁約1/2，二次施工接合不好；井筒與硐室連接處無法預(yù)留鋼筋搭接；吊盤在放炮時(shí)需起到硐室以上，掘砌時(shí)再下落，起落頻繁；出矸與掘砌硐室不能平行作業(yè)；井筒工作面與硐室工作面高差大，施工人員需在施工中帶保險(xiǎn)帶。

方案二：利用斜井現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備，YT-28型風(fēng)鉆，自硐室上端自上而下掘進(jìn)井筒部約5m深。第二段放炮后出渣到硐室部分的上室拱基線位置，水平掘進(jìn)硐室的上室部分6.735m，錨網(wǎng)噴一次支護(hù)巖幫，出凈硐室上室內(nèi)的矸石到拱基線位置后，綁扎硐室和井壁的鋼筋、立模、澆砼，再向下掘下一段，保持井筒部分掘進(jìn)超前硐室部分一次爆破的距離。當(dāng)硐室部分段高夠3.5m時(shí)，立模與井筒同時(shí)打砼。整個(gè)硐室與井筒按3.5m段高，分七段自上而下作業(yè)完成。

優(yōu)點(diǎn)：井筒與裝載硐室一次施工完成，施工質(zhì)量有保障；巖幫暴露時(shí)間短，可保證施工安全；減少了輔助材料的投入量，降低輔助提升次數(shù)；投入人員相對較少；井筒出矸、硐室、打眼、綁扎鋼筋可平行作業(yè)。缺點(diǎn)：整體移動(dòng)滑模，每施工一段井壁后需先拆除，然后提升到硐室上口處，避免炮擊變形。

根據(jù)以上方案比較，方案二比方案一的優(yōu)點(diǎn)更加突出，故選擇方案二。

3 施工順序及施工方法

硐室的施工順序及施工方法具體如圖3所示。

圖3 施工流程示意圖

3.1 I區(qū)的施工方案

井筒永久井壁施工到距裝載硐室鋼筋砼井壁上端1.5m處，拆除模板刃腳，拆去刃腳后金屬模板全高3.25m，向下掘進(jìn)井筒荒斷面5m深。出碴高度3.5m，出碴的同時(shí)按設(shè)計(jì)要求錨網(wǎng)噴一次支護(hù)巖幫，綁扎豎筋時(shí)下端頭伸入座底碴中540mm。下落滑動(dòng)模板，使滑模上部距砼井壁下部端頭250mm，找正并固定模板，堵塞模板與碴面之間的縫隙，現(xiàn)澆砼全模板高度，兩段井壁間的接口用噴射砼封堵。

3.2 Ⅱ區(qū)的施工方案

下傘鉆打井筒荒徑以內(nèi)的炮眼，裝藥、放炮、出碴、錨網(wǎng)噴一次支護(hù)巖幫，再下傘鉆打井筒荒徑內(nèi)的炮眼并放炮。分二次出碴到距砼井壁下端頭3.7m，第一次出碴高度1.7m，用YT-28型鑿巖機(jī)打硐室接口拱形部分上部炮眼，第二次出碴到3.7m處，打接口處拱形部分下部炮眼。井壁巖幫錨網(wǎng)噴后，裝藥爆破硐室拱部，錨網(wǎng)噴支護(hù)硐室摸部巖幫、頂，暫時(shí)停止向下掘進(jìn)，將硐室拱形部分按“掘一錨網(wǎng)一噴”分四炮施工到端頭，其總長度為6.735m。

從硐室端頭開始按中到中2m間距組立碹胎四架并找正、上模板，現(xiàn)澆拱形部分砼碹6m，同時(shí)安裝120a工字鋼起重梁。而后模板下端距砼井壁下端頭3.7m處，即模板的下端與硐室拱基線在同一水平處，找正并固定，組立硐室接口處碹胎二架，架間距中到中735mm。澆筑砼3.25m，噴漿封堵450mm高的井壁接茬。

砼澆注結(jié)束8～16h，拆除整體下移金屬模板提升到硐室拱頂以上的井筒中，再將硐室內(nèi)的碹胎及模板一次拆除回收升井。

3.3 III、IV、V和VI區(qū)的施工方案

出井筒中的碴及錨網(wǎng)噴一次支護(hù)巖幫，爆破后出井筒和硐室內(nèi)的碴，清出硐室底板實(shí)底，用YT-28型鑿巖機(jī)打硐室全寬一半的炮眼。硐室實(shí)底清出后，打硐室另一半底板炮眼，同時(shí)將裸露的巖幫錨噴支護(hù)，出凈硐室內(nèi)的碴并清出實(shí)底。掘硐室底板距砼碹下沿4m，井筒和硐室內(nèi)的碴出到距井壁下沿3.5m處，綁扎硐室端頭墻的鋼筋。豎筋和環(huán)（橫）筋按設(shè)計(jì)綁扎后，在端頭上按2m的水平間距，豎向間距3.3～3.5m打二層樹脂錨桿，錨桿凝固后，按2m的間距安裝18#槽鋼碹柱，碹柱上端頭留50～300mm長緊貼上段砼墻表面。找正中心尺寸，自下而上擺放2m長18#槽鋼模板，現(xiàn)澆端墻砼，同時(shí)平行施工硐室兩側(cè)墻，方法與端墻同。兩側(cè)墻模板找正后，與端墻一同現(xiàn)澆砼，此時(shí)可進(jìn)行硐室接口處和井筒內(nèi)的鋼筋綁扎和立模，井筒中立模仍使用整體下移金屬模板，現(xiàn)澆砼全模板高度。接茬高度250mm，采用噴漿封口，同時(shí)將上臺(tái)階的砼鋪底完成，預(yù)留各部預(yù)留孔。

工作結(jié)束后，將井筒及硐室內(nèi)的工具、工作臺(tái)和未用完的材料回收升井，出井筒座底炮碴，同時(shí)錨網(wǎng)噴一次支護(hù)巖幫，井筒清出實(shí)底后向下掘進(jìn)井筒。因下移金屬模板在硐室接口處有1/2圓周屬自由狀態(tài)，為防止炮擊變形，放炮前，拆除整體下移金屬模板，提升到硐室頂板以上的井筒中，方可放下部炮。

3.4 Ⅶ區(qū)的施工方案

VI區(qū)的掘砌工作結(jié)束后，清出井筒實(shí)底，支護(hù)好巖幫，向下掘進(jìn)井筒一炮。出碴并清出硐室底板，打立眼2.2m深一次裝藥爆破完成硐室的掘進(jìn)，出碴的同時(shí)錨網(wǎng)噴支護(hù)井筒和硐室?guī)r幫、硐室內(nèi)碴出到設(shè)計(jì)毛底板水平，井筒內(nèi)碴出到3.5m的高度，綁扎井筒全段高的鋼筋，井筒座底炮碴中埋入鋼筋350mm，（硐室工程中剩余長度350mm）。組立整體下移金屬模板并找正，現(xiàn)澆硐室底板以下井筒的砼井壁1.95rn高，澆注砼的同時(shí)綁扎硐室墻的鋼筋，并按Ⅲ區(qū)的立模方法將三面墻的模板起立找正，隨井筒砼一并澆注結(jié)束，噴漿封口的同時(shí)將下臺(tái)階的砼底板完成。

3.5 硐室剩余350mm高鋼筋砼井壁的施工方案

出井筒坐底碴，向下掘進(jìn)井筒出碴至井壁下端頭3.7m，下放滑模刃腳組裝在模板下端，找正整體下移金屬模板，硐室剩余350mm高鋼筋砼井壁隨該段井壁一并施工，噴漿封口，至此硐室掘砌工程全部結(jié)束。該段砼立模打灰的同時(shí)，拆除硐室內(nèi)的模板回收升井。

4 小結(jié)

主井裝載硐室工程利用該快速施工技術(shù)，順利完成了整個(gè)工程的施工任務(wù)。整個(gè)工程完成施工用時(shí)48d，完成工程量較招標(biāo)工程量多出170.6m3，提前35d完成工期，施工過程無安全事故發(fā)生，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。