千米深井煤倉(cāng)高強(qiáng)復(fù)合支護(hù)技術(shù)

楊京京 李 帥

（中煤新集能源股份有限公司口孜東礦，安徽 阜陽(yáng) 236153）

口孜東礦地面標(biāo)高+27.7 m，一水平標(biāo)高-967 m，巷道埋藏深，地壓大。煤倉(cāng)在生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)壁和底部漏斗承受沖擊力大，損壞維修難度大、周期長(zhǎng)、對(duì)生產(chǎn)影響大。經(jīng)過(guò)研究，改進(jìn)常規(guī)的邊掘進(jìn)邊澆筑的施工工藝，采用反井鉆施工工藝和高強(qiáng)復(fù)合支護(hù)形式，保證倉(cāng)體的支護(hù)強(qiáng)度，保證煤倉(cāng)的服務(wù)年限。

1 概況

口孜東礦西翼采區(qū)煤倉(cāng)上口位于西翼主運(yùn)膠帶機(jī)大巷內(nèi)，標(biāo)高-941 m，下口位于西翼主運(yùn)膠帶機(jī)斜巷內(nèi)，標(biāo)高-963 m；總工程量為31.27 m（倉(cāng)體工程量15.87 m，下口硐室15 m，煤倉(cāng)底板0.4 m）；上下口均為錨網(wǎng)索噴支護(hù)巷道；煤倉(cāng)服務(wù)年限30 a。煤倉(cāng)立面示意圖如圖1。

圖1 西翼采區(qū)煤倉(cāng)立面示意圖（mm）

2 煤倉(cāng)施工工序

（1）反井鉆施工。利用反井鉆機(jī)在煤倉(cāng)上口中心自上而下施工導(dǎo)孔，導(dǎo)向孔鉆透連通煤倉(cāng)上下口硐室后，再用反井鉆機(jī)自下而上反提擴(kuò)大形成溜矸井。

（2）煤倉(cāng)掘進(jìn)施工。溜矸井完成后進(jìn)行倉(cāng)體掘進(jìn)，放炮后配合風(fēng)鎬刷擴(kuò)成型。倉(cāng)體自上而下掘進(jìn)，短掘短砌。爆破后的巖石通過(guò)溜矸井溜到煤倉(cāng)下口,由設(shè)在煤倉(cāng)下口巷道內(nèi)的皮帶外運(yùn)。倉(cāng)體施工6～7 m 后安裝封口盤及提升吊掛系統(tǒng)，然后按1.8 m 一循環(huán)施工至倉(cāng)體底板，直至倉(cāng)體與煤倉(cāng)下口貫通。

（3）煤倉(cāng)下口硐室施工。自上而下對(duì)硐室分段刷掘，先進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)，再進(jìn)行反底拱U 型棚施工，最后澆筑混凝土。煤倉(cāng)下口硐室立面示意圖如圖2。

圖2 西翼采區(qū)煤倉(cāng)下口硐室立面示意圖（mm）

（4）井圈架設(shè)施工。在倉(cāng)體底板凝固后，搭設(shè)腳手架并鋪設(shè)大板，自下而上進(jìn)行倉(cāng)體36U 型鋼井圈架設(shè)。

（5）煤倉(cāng)鐵鋼砂鋼筋砼澆筑。在倉(cāng)體架設(shè)井圈的同時(shí)自下而上綁扎鋼筋直至鎖口，每施工4.5 m 段高穿插進(jìn)行倉(cāng)體澆筑施工。

（6）煤倉(cāng)壁后注漿。煤倉(cāng)澆筑結(jié)束以后，在煤倉(cāng)上口巷道向下對(duì)倉(cāng)體四周施工注漿孔進(jìn)行煤倉(cāng)壁后注漿，通過(guò)注漿漿液的粘結(jié)使圍巖形成一個(gè)整體，有效封閉圍巖裂隙，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，使圍巖抗破壞能力得到加強(qiáng)，提高圍巖的自身承載能力和巖體強(qiáng)度，煤倉(cāng)的服務(wù)年限得到了可靠保證。

3 煤倉(cāng)施工工藝

3.1 反井鉆施工工藝

LM-120 型反井鉆機(jī)導(dǎo)孔直徑244 mm，擴(kuò)孔直徑1.2 m，最大扭矩3118 kN·m。導(dǎo)孔鉆與煤倉(cāng)下口西翼主運(yùn)膠帶機(jī)斜巷鉆透后再使用直徑1.2 m 擴(kuò)孔鉆頭由下往上擴(kuò)成溜矸井，擴(kuò)孔完畢后拆除反井鉆機(jī)。

3.2 煤倉(cāng)掘進(jìn)施工工藝

（1）溜矸井施工完畢后，采用鉆爆法沿溜矸井自上而下刷大到煤倉(cāng)設(shè)計(jì)斷面，光面爆破，炮眼深度2.2 m，循環(huán)進(jìn)尺1.8 m。采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)。

（2）煤倉(cāng)采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)。錨桿采用Φ22 mm×2500 mm 的MG500 高強(qiáng)螺紋鋼錨桿（錨桿抗拔力不小于120 kN），間排距800 mm×800 mm；錨 桿 托 板 長(zhǎng)× 寬× 厚=150 mm×150 mm×12 mm；鋼筋網(wǎng)Φ6 mm×100 mm×100 mm，規(guī)格為2000 mm×1000 mm；錨索采用Φ21.8 mm 鋼絞線加工，L=6200 mm，錨索外露巖面150 ～250 mm，預(yù)緊力不小于160 kN，錨索角度允許≤3°，間排距1600 mm×1600 mm；噴射混凝土厚度70 mm，噴砼強(qiáng)度等級(jí)C20，配合比（重量比）為水泥:黃砂:瓜子片=1:2:2，速凝劑摻入量為水泥重量的4%。

3.3 煤倉(cāng)下口硐室施工工藝

（1）煤倉(cāng)下口硐室采用放震動(dòng)炮、配合風(fēng)鎬輔助刷擴(kuò)的方式自上而下進(jìn)行分段刷掘，直至反底拱的刷掘施工，然后進(jìn)行反底拱U 型棚施工，最后澆筑C40 砼至漏煤嘴處。煤倉(cāng)下口硐室錨網(wǎng)索噴支護(hù)參數(shù)與煤倉(cāng)相同。

（2）反底拱36U 型棚支護(hù)參數(shù)。反底拱棚凈寬7000 mm，分為3 節(jié)棚，其中底拱棚采用三組Φ22 mm、L2500 mm 錨桿配合U 型卡進(jìn)行鎖固，棚腿墻角處采用一組Φ22 mm、L2500 mm 錨桿配合U 型卡進(jìn)行鎖固，每節(jié)棚棚腿按照間距800 mm鉆孔，采用6.2 m 錨索穿鉆孔對(duì)棚腿進(jìn)行鎖固，每節(jié)棚腿施工鎖棚錨索3 根。

（3）C40 混凝土支護(hù)參數(shù)。在綁扎墻體外層鋼筋前鋪設(shè)好200 mm 厚聚乙烯泡沫板，Φ12～Φ28 mm 采 用HRB335 級(jí) 鋼 筋，Φ10 mm 鋼 筋 采 用HPB235 級(jí)鋼筋。 現(xiàn)澆C40 混凝土生產(chǎn)配合比（重量比）為水泥:砂:碎石:水=490:585:1140:215，水泥為P.O42.5 水泥，黃沙為中砂，碎石粒徑為16～31.5 mm，水灰比0.3。

3.4 井圈架設(shè)施工工藝

（1）腳手架搭設(shè)好后鋪設(shè)50 mm 大板，自下而上進(jìn)行倉(cāng)體36U 型井圈架設(shè)，井圈采用錨桿配合卡纜固定在倉(cāng)壁上。

（2）36U 型鋼井圈支護(hù)參數(shù)。井圈設(shè)計(jì)半徑3850 mm，每圈由6 節(jié)36U 型棚梁組成，每節(jié)弧長(zhǎng)4620 mm，搭接長(zhǎng)度500 mm；井圈梁搭接處設(shè)2 道U 型卡纜；每圈棚梁上下間距450 mm；拉桿設(shè)6 道，每節(jié)棚梁中各一道；每節(jié)棚梁采用2 組錨桿配合U型卡纜進(jìn)行固定，每組2 根，每圈共24 根錨桿，每節(jié)棚梁中2 組錨桿間距2000 mm。

3.5 煤倉(cāng)鐵鋼砂鋼筋砼澆筑工藝

（1）澆筑模板采用4 個(gè)段高（每一模段高1 m），從底向上澆筑至第四模位置時(shí)，待下一循環(huán)倉(cāng)體井圈架設(shè)及倉(cāng)筒鋼筋綁扎已滿足4.5 m 段高后，拆除第一段高的模板，向上翻模施工，按照此循環(huán)直至施工至鎖口位置。

（2）鐵鋼砂鋼筋砼支護(hù)參數(shù)。倉(cāng)體凈直徑7 m，凈斷面積38.47 m2，澆筑厚度為500 m；毛斷面積52.01 m2（其中：壁座段工程量3 m，毛斷面積52.01～83.93 m2，錨網(wǎng)索噴與井壁之間鋪設(shè)200 mm 厚的聚乙烯泡沫板），倉(cāng)體下口一個(gè)溜煤孔周圈向倉(cāng)體呈60°角斜面；倉(cāng)體圈筋規(guī)格為Φ25 mm×250 mm，站筋規(guī)格為Φ22 mm×200 mm；鐵鋼砂混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，配合比（重量比）為水泥:砂:碎石:水:NF 外加劑=520:892:1232:156:10.4，水泥為P.C32.5 水泥，鐵鋼砂粒徑為0.5～5 mm，鐵鋼石粒徑為16～31.5 mm，水灰比0.3；澆筑時(shí)采用連續(xù)澆筑，保證澆筑的一體性。

3.6 煤倉(cāng)壁后注漿工藝

注漿鉆孔為Φ94 mm，注漿壓力為4 MPa。共布置26 個(gè)注漿孔，其中：1#～14#為豎直孔，布置在煤倉(cāng)上口巷道底板，分內(nèi)外兩圈，內(nèi)圈孔與外圈孔錯(cuò)開(kāi)布置，孔深為11.37 m，內(nèi)圈孔孔口間距控制在2 m 左右，外圈孔孔口間距控制在2.4 m 左右；15#～26#為斜孔，從煤倉(cāng)上口巷道兩幫開(kāi)孔，孔口間距500 mm。注漿鉆孔布置示意圖如圖3，注漿孔方位角、俯角及孔深見(jiàn)表1。施工時(shí)要嚴(yán)格控制鉆孔的方位角、俯角及孔深，避免鉆孔鉆進(jìn)煤倉(cāng)倉(cāng)體，造成倉(cāng)體的破壞。

圖3 西翼采區(qū)煤倉(cāng)注漿鉆孔布置示意圖（mm）

表1 注漿孔參數(shù)表

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)創(chuàng)新改進(jìn)煤倉(cāng)常規(guī)施工工藝，采用反井鉆機(jī)先打溜矸井，有效解決了掘進(jìn)施工中的出矸及排水問(wèn)題，還為多種工序平行作業(yè)創(chuàng)造了條件，既使作業(yè)環(huán)境得到了改善，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了工效。

（2）煤倉(cāng)下口硐室采用高強(qiáng)度復(fù)合支護(hù)，保證了硐室支護(hù)強(qiáng)度，為保證煤倉(cāng)的穩(wěn)定性打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（3）煤倉(cāng)采用“錨網(wǎng)索噴+36U 型井圈+鐵鋼砂鋼筋砼+壁后注漿”的超強(qiáng)復(fù)合支護(hù)，保證了倉(cāng)體的整體支護(hù)強(qiáng)度以及耐磨剛度，大大提高了煤倉(cāng)抵抗煤矸沖擊的能力，使煤倉(cāng)在使用過(guò)程中能夠抵抗不良作業(yè)環(huán)境帶來(lái)的各種損害，保證了煤倉(cāng)的服務(wù)年限。