煤礦特大裝載硐室施工工藝探究

解志朝 喬志

摘要：麻家梁礦主立井箕斗裝載硐室為新型特大裝載硐室。該裝載硐室設(shè)計比較復(fù)雜，為雙側(cè)通過式，總高度41m，硐室總掘進體積5707m3，澆筑混凝土量1060m3，計劃工期106天，經(jīng)過優(yōu)化施工方案，合理組織施工，該硐室在安全無事故和質(zhì)量全優(yōu)的情況下共用工期51天，比計劃工期提前了55天，創(chuàng)出了硐室施工新記錄。

Abstract： The main vertical shaft dumping chamber of Majialiang Mine is a new type of extra large loading chamber. The design of the loading chamber was complicated. It was a double-pass type with a total height of 41 meters， a total digging volume of 5707m3， a concrete volume of 1060m3， and the planned construction period was 106 days. After optimizing construction plan and with reasonable construction organization， the chamber was completed in 51 days in the case of no accidents and excellent quality， 55 days ahead of the planned construction period， creating a new record of chamber construction.

關(guān)鍵詞：特大裝載硐室；優(yōu)化施工方案；硐室施工新記錄

Key words： extra large loading chamber；optimized construction plan；new record of chamber construction

中圖分類號：TD264 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0116-03

0 引言

近幾年隨著我國加快推進煤炭產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，大型現(xiàn)代化礦井成為煤炭資源開采主體，千萬噸大型現(xiàn)代化礦井也逐漸增多。在大型礦井中設(shè)計優(yōu)化和采用新工藝施工也逐步研究推廣，下面以麻家梁礦井裝載硐室施工闡述新型特大裝載硐室的施工工藝。

1 工程概況

麻家梁礦位于山西省朔州市，隸屬大同煤炭集團有限責(zé)任公司，設(shè)計年產(chǎn)1200萬噸，礦井采用主、副、風(fēng)立井開拓方式。

麻家梁主立井箕斗裝載硐室設(shè)計為雙側(cè)通過式，硐室上部井筒加固段5m，裝載硐室段36m；該硐室設(shè)計比較復(fù)雜，為新型特大硐室，圖1。

該箕斗裝載硐室為東西方向布置，硐室斷面為矩形，各水平斷面特征：

①+11.000m～+6.000m為井筒加固段，雙層鋼筋混凝土支護。

②+6.000m～+5.500m為裝載硐室頂部，斷面為矩形，東西方向，凈寬8175mm，掘進寬度9175mm，長度為6530mm，支護厚度500mm，采用錨索+工字鋼+混凝土聯(lián)合支護，錨索為Φ15.24×7300mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線配專用鎖具，外漏300mm，錨索間排距為2500×2450mm；工字鋼型號為36a，長度為7323～10431mm，兩側(cè)各17根，間距為350～400mm，混凝土強度等級為C35。

③+5.500m～+3.000m段，井筒部分同基巖段，硐室部分?jǐn)嗝鏋榫匦危?guī)格為8175×4700mm，支護厚度500mm；采用單層鋼筋混凝土支護?？v向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

④+3.000m～-0.400m段，井筒部分和硐室部分?jǐn)嗝婢鶠榫匦?，井筒東西方向布置，井筒部分規(guī)格為9600×6400mm，硐室部分規(guī)格為8175×4700mm，支護厚度均為500mm；采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑤-0.400m～-19.310m段，井筒部分和硐室部分?jǐn)嗝婢鶠榫匦?，東西方向，井筒部分規(guī)格為9600×6400mm，硐室部分規(guī)格為7175×4700mm，支護厚度均為500mm；采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑥-19.310m～-21.000m段，井筒部分南北方向斷面為矩形，規(guī)格為9600×6400mm；井筒部分東西方向為弧形，同井筒規(guī)格；支護厚度均為500mm，采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑦-21.000m～-30.000m段，井筒部分南北方向斷面為矩形，規(guī)格為9600×6000mm；井筒部分東西方向為弧形，同井筒基巖段規(guī)格；支護厚度均為500mm，采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

2 硐室地質(zhì)概況

該硐室穿過的巖層為砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中粒砂巖、泥巖、煤。

3 施工方案選擇

由于該硐室較高，兩側(cè)跨度較大，采取裝載硐室部分與井筒部分同時分層下行施工，各分層硐室部分采用導(dǎo)硐法掘進施工方案。

根據(jù)設(shè)計相關(guān)部位特征按3.0m～4.0m分為11個分層，逐層進行施工。施工時井筒部分超前硐室部分一個分層，便于預(yù)留矸石。施工順序見圖2。

4 輔助系統(tǒng)及設(shè)施準(zhǔn)備和優(yōu)化

通風(fēng)系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、通訊照明等利用井筒施工期間鑿井裝備進行施工，另為保證裝載硐室施工安全和質(zhì)量，采用新工藝、新設(shè)備進行施工。

①采用1臺HZ-6型和1臺HZ-4型中心回轉(zhuǎn)式抓巖機抓巖；采用兩套單鉤提升，主提絞車JKZ-2.8/15.5，4m3座鉤式吊桶，副提絞車2JK—3.5/20，4m3座鉤式吊桶，翻矸落地，裝載機配合自卸汽車排矸。

裝載硐室兩側(cè)跨度比較大，抓巖機不能滿足出矸要求，每段高先將井筒內(nèi)矸石排2.0m左右，然后采用簡易耙斗機進行倒矸石，將兩側(cè)矸石倒至井筒內(nèi)，再用抓巖機出矸。

②砼攪拌及運輸系統(tǒng)。采用井口攪拌站攪拌混凝土，兩臺JS-750強制式攪拌機配自動計量配比裝置上料攪拌混凝土，在攪拌站出料口處設(shè)置溜灰槽，封口盤靠近攪拌站處設(shè)置下灰口，下灰口下安裝6寸膠管至固定盤上，固定盤上設(shè)兩臺2.4m3底卸式吊桶。施工時攪拌后的混凝土通過溜槽和溜灰管溜入放在固定盤上的2.4m3底卸式吊桶中，然后利用主、副提升絞車送入井下。經(jīng)2個分灰器和6個溜灰槽流入模板內(nèi)。

③吊盤：裝載硐室施工前，在吊盤上裝載硐室開口方向安裝護攔，護攔安裝長度為硐室掘進寬度，護攔高度不低于1500mm，防止施工期間從吊盤上向下墜人墜物。

④模板：按照裝載硐室設(shè)計規(guī)格（矩形斷面）采用新型模板框架進行組立模板，模板框架選用20#槽鋼，每根槽鋼上按2m間距要加工直徑30mm孔，各變斷面角點采用穿銷連接，共加工5架。

硐室部分混凝土施工采用50×300×1200mm鋼模板，接茬處每隔1.2m設(shè)一自制的接茬鋼模板，接茬模板上部300mm做成楔形敞口式，滿足澆筑和振搗要求。

施工硐室時綁扎好鋼筋后，先按模板框架上打設(shè)孔位置在硐室墻部打設(shè)錨桿，然后安設(shè)框架，上下兩層框架間距為1200mm（槽鋼中至中）。鋼模板豎向擺設(shè)，模板兩端擺放在槽鋼中間，模板間用模板卡卡牢，最后進行校正加固。

5 施工工藝概述

該硐室頂板南北向跨度大，為保證安全施工，第一分層（+6.000m～+3.000m）采用一側(cè)導(dǎo)硐掘進，將頂板錨網(wǎng)索噴支護好后，再將剩余部分按設(shè)計掘出，對頂板進行錨網(wǎng)索噴支護支護。

第一分層施工順序為向下掘進6-7m，將矸石出至第一分層底部，然后按設(shè)計綁扎該分層內(nèi)裝載硐室墻部和井筒鋼筋——組立硐室內(nèi)墻部模板，落整體金屬模板——整體澆注該分層裝載硐室和井筒混凝土——安裝硐室頂部工字鋼梁，組立頂部模板，澆注頂部混凝土——出矸正常向下掘進并保持下部井筒部分預(yù)留一個分層的矸石——綁扎鋼筋——組立模板——澆注混凝土——脫上一分層模板；以下各分層施工順序同上，施工至操作硐室位置時，按設(shè)計施工操作硐室。

5.1 掘進

井筒段掘進施工采用SJZ—6.10型傘鉆，六臺YGZ-70風(fēng)鉆打眼；4.5m長六角中空鋼鉆桿，Φ55mm “十”字型或柱齒合金鋼鉆頭；二級煤礦許用水膠炸藥，藥卷規(guī)格為Φ45mm；I—VI段段7.0m長腳線毫秒延期導(dǎo)爆管配毫秒延期電雷管引爆；井口380V交流電源全斷面一次起爆。井筒每段高打眼角度盡量向兩側(cè)硐室偏斜，爆破時將兩側(cè)硐室1-2m巖石掘出。

硐室掘進采用導(dǎo)硐法施工，采用鉆爆法掘進，鉆眼用YT28型風(fēng)鉆配Φ22×2200mm六棱中空鋼釬桿﹑Φ42mm一字合金鋼鉆頭鉆眼；爆破采用Φ35×200mm水膠炸藥， 7.0m長腳線半秒延期導(dǎo)爆管配毫秒延期電雷管引爆，井口380V交流電源起爆。由于該硐室頂部跨度較大，為了保證施工安全和臨時支護質(zhì)量，在第一分層掘進時，采用硐室前進方向左側(cè)4000mm導(dǎo)硐掘進；為保證硐室頂部混凝土澆注質(zhì)量，掘進頂板標(biāo)高比設(shè)計尺寸高出200mm，便于以后安裝工字鋼梁，有足夠的空間進行澆注頂板混凝土；將頂板進行錨索和錨噴支護后，再將右側(cè)剩余部分掘進至設(shè)計規(guī)格，進行錨索和錨噴支護，然后綁扎鋼筋組立模板、澆注混凝土，安設(shè)1#工字鋼梁，澆注頂部混凝土。為便于施工以下各分層也先將左側(cè)4000mm掘出，再將剩余部分掘進至設(shè)計規(guī)格。導(dǎo)硐施工順序圖如圖3。

5.2 支護

由于該硐室跨度較大，掘進寬度9175mm，頂板巖性為泥巖和砂質(zhì)泥巖互層，兩側(cè)硐室開口處向里1000mm和3000mm位置，按2000mm間距增設(shè)四根Φ15.24×12000mm錨索進行護頂，另按800×800mm間排距打設(shè)Φ20×2400mm的錨桿，錨桿后掛Φ6mm鋼筋網(wǎng)片。

由于每分層段高都在3.0m以上，各分層組立模板前在硐室及井筒內(nèi)采用2寸鋼管搭設(shè)工作臺，上面鋪設(shè)鋼架板。鋼筋綁扎完畢后，利用原打設(shè)的錨桿以及槽鋼定位組立模板，待模板以中線組立校正好后，用錨桿將槽鋼固定牢固，然后豎向擺設(shè)模板，上下兩層模板間接縫用20mm厚木板背牢，每塊模板與巖壁間另加50×50mm方木撐桿。混凝土在地面攪拌站攪拌后用底卸式吊桶運送混凝土至吊盤分灰器，通過分灰器溜槽通過溜灰管或?qū)ｉT制作的溜槽流至硐室內(nèi)工作臺，由人工反锨扣至模中，或直接入模。

6 結(jié)束語

麻家梁礦井箕斗裝載硐室設(shè)計復(fù)雜，地質(zhì)條件差，施工前將原有輔助系統(tǒng)進行了改造，保證了各系統(tǒng)安全和效率；針對硐室頂板跨度大，施工困難，采用導(dǎo)硐施工，并在原設(shè)計基礎(chǔ)上增加錨索和錨網(wǎng)噴支護，保證了頂板施工的安全和質(zhì)量；在硐室主體部分施工時，采用模型框架新工藝組立模板，增加了模板組立的牢固性，杜絕了跑模現(xiàn)象；利用錨桿固定模型框架，增強了本層混凝土整體牢固性，防止了混凝土下沉現(xiàn)象。經(jīng)過以上精心部署和措施從各環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)上為硐室施工的安全、質(zhì)量、進度提供了保障。

麻家梁礦井箕斗裝載硐堪稱亞洲最大的煤礦雙側(cè)箕斗裝載硐室。計劃工期106天，實際從2010年6月12日開工至2010年8月1日竣工，共用工期51天，比計劃工期提前55天。現(xiàn)該工程已經(jīng)過竣工驗收，質(zhì)量全優(yōu)。

參考文獻：

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