大断面井底煤仓快速施工技术研究

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　　[摘 要]文章介绍了杨柳煤矿井底新二号煤仓采用反井钻施工2个导孔、通过安装煤仓上口封口梁代替仓帽、采取光面爆破刷大、 “一掘一锚网一浇砼”工序，短掘短支支护工艺、机械化浇筑作业线，经过合理的施工组织，实现了快速掘进。
　　[关键词]井底煤仓；反井钻；施工组织；快速掘进
　　中图分类号：TD264+.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0365-01
　　前言
　　井底煤仓是煤矿井下煤炭运输系统的关键环节，在井下煤炭生产运输系统中起着重要的储存和转载作用。同时因其断面大、结构特殊、工序复杂、安全要求高等特点给安全快速施工造成很大难度。淮北矿业集团杨柳煤矿井底新二号煤仓在施工过程中采用两个反井钻孔施工导硐，仓体采用分区施工、全断面一次起爆、分段浇筑，锁口采用短掘短支，分层对称浇灌等措施，安全快速的完成了井底煤仓的施工任务，取得了良好的技术经济效益。
　　1、工程概况
　　杨柳煤矿井底新二号煤仓位于中央风井南30m，设计深度26.6m，仓体主体设计净直径8.0m，掘进直径8.8m。井底新二号煤仓上口位于北翼回风大巷S1点前4.61m，下口位于新煤仓装载胶带输送机巷P1’点前12m，煤仓中心坐标： X=3724255.000、Y=39476814.171。煤仓系统包括仓帽、仓体和下口硐室三部分，掘进过程中自上而下穿过的岩层依次为岩浆岩（10.7m）、72煤天然焦（0.60m）、泥岩（4.15m）、81煤天然焦（1.00m）、81煤（0.45m）、岩浆岩（4.60m）、天然焦（0.25m）、泥岩（1.05m）、细砂岩（2.00m）、粉砂岩（2.10m）、泥岩（1.95m）、天然焦（0.35m）、泥岩（1.35m）、粉砂岩（1.45m）、泥岩（1.75m）。煤仓所处层位7、8煤组，煤层倾角0～7°，平均5°。该段水文地质条件简单。影响煤仓的主要充水水源为7煤底板裂隙含水层。预计正常涌水量为1.0m3/h，最大涌水量为1.5m3/h。
　　煤仓上口1.5m及下口1m段采用“锚网+浇灌钢筋砼”复合支护方式，其余部分采用“锚网+浇灌砼”支护，浇灌厚度均为400mm，浇灌钢筋砼部位使用双层螺纹钢筋，钢筋直径16mm。锚杆间排距800×800mm，锚杆规格为φ×L=20×2800mm高强（材质为左旋无纵筋螺纹钢）树脂锚杆；煤仓砼强度均为C30。
　　2、施工方案
　　（1）先由测量人员将上、下仓中的位置及标高放出；
　　（2）自上向下打反井钻与下部的新煤仓装载胶带输送机巷贯通，钻孔直径φ=1400mm，考虑到煤仓仓体断面大，掘进出矸量大，煤仓较深，在煤仓范围内布置两个钻孔；
　　（3）由上向下施工仓体。自上向下采取钻眼爆破刷大法进行施工，下行掘进、上行砌壁。采用“一掘一锚网一浇砼”工序，段高取1.5m。掘刷并锚网支护，再稳井圈股、立模、浇灌，浇灌采用分层对称浇筑，分层高度300mm，随浇随振捣；
　　3、施工方法
　　（1）仓帽：
　　在井底煤仓施工设计中，为了减少煤仓上口硐室断面跨度，往往采用在煤仓上口设置一定高度的仓帽。在井底煤仓施工设计中，为尽量减少对煤仓有效容积的影响，仓帽高度一般尽量缩短，但在实际施工中，一是采用仓帽施工，开挖及立模浇筑混凝土极不方便，施工进度受影响，二是仓帽部分设计距离过小，仓帽支护比较困难，支护工艺复杂，仓帽本身也存在不利因素，对煤仓上口硐室的维护也不利，实际上也就起不到减小煤仓上口硐室断面跨度问题。
　　杨柳煤矿井底新二号煤仓综合考虑上述因素及煤仓上口实际地质情况，设计煤仓上口仓帽直接为直筒（即煤仓不设上收口，不设仓帽，直接设计成净直径8.0m），针对煤仓上口跨度过大问题，采用安装煤仓上口封口梁，同时加大煤仓上口围岩支护强度。
　　具体施工方法：
　　①自上向下钻眼爆破刷大煤仓反井钻孔，在掘刷至仓体部分够一段高（1.5m）后及时进行锚网支护，锚杆规格为ф20×2800，间排距800×800mm。金属网采用Φ6.0mm圆钢制作，金属网规格1700×1000mm，网格150×150mm，钢筋网采用挂钩式连接。浇灌钢筋砼部位使用双层螺纹钢筋，钢筋直径16mm。采用Φ22mm的螺纹钢作为圈筋，间距120mm，混凝土浇灌厚度400mm，强度C30。浇灌至封口钢梁下口，然后安装煤仓上口封口梁。
　　②浇灌前在刷大段煤仓底部用黄砂铺平，下面放置坐底大木楔，再稳暄股；井圈碹股用20#槽钢加工，仓体碹板采用1500×100×50mm的组装钢模板，配木碹板。井圈股外部对称布设8根木通板固定，每根木通板用木撑打牢，然后沿井圈外缘紧密布设钢模板，钢模板用扣卡、10#铁丝捆牢，碹股及碹板固定牢固经校正无误后，扎好钢筋后再自下向上对称整体浇筑；浇至钢梁位置预留梁窝。
　　③、待混凝土浇好16小时后，方可拆除碹股及钢模板，拆除模板后，开始安装锁口钢梁，钢梁安装结束后，对梁窝再进行二次浇灌。
　　④、待仓体施工深度达到3m时，锁口梁上采用大板封闭，作为上部封口保护盘。提料口及上下人员出入口采用密闭门封闭，封闭门采用≮70mm厚的大板加工，大板一面用角铁加固防止大板断裂或变形，封闭门固定侧采用靠联连接，靠联固定在锁口钢梁上的大板上；密闭门2扇采用对折式关闭，利用气缸自动打开或关闭。
　　（2）仓体施工
　　仓体采用一掘一锚网一浇筑，段高取1.5m，施工中随掘随锚网支护，锚网支护规格同煤仓上锁口锚网支护。仓体每次掘进1.5m。浇砼利用上一段高仓体拆除的碹股、模板，模板下口用黄砂铺平，下放置坐底大木楔，稳股、立模板后通过上口输料管下料浇灌。待混凝土凝固后方可施工下个段高，砼料搅拌使用上口的搅拌机，砼下放使用6寸的溜灰管接软活节下溜入模。
　　（3）下锁口施工
　　煤仓施工至下锁口段时，坚持短掘短支，严格控制装药量，多打眼、少装药、放小炮，防止塌落，循环进度不能大于1m；下锁口段施工结束后打搭脚手架，然后开始立模、扎钢筋浇灌给煤机硐室两帮墙体、顶板及给煤机安装梁；给煤机硐室顶板及安装梁浇灌结束凝固后，按照煤仓中线用加工好的三脚架固定好11#工字钢，分煤器固定好后开始摆下锁口斜面工字钢，固定并校准尺寸后，自下向上分层对称浇灌下锁口及分煤器，分煤器及锁口位置浇灌采用铁钢砂混凝土。下锁口浇灌结束16小时后拆除下锁口的模板，最后把两块长4600mm×宽2327mm×厚10mm的钢板焊接在分煤器外层11#工字钢上。
　　4、施工注意事项
　　（1）仓体在实际施工过程中，仓壁围岩极其破碎或过煤及淋水段时，应及时对仓体支护进行补强，同时调整爆破参数。
　　（2）仓体浇筑时，实行分层对称浇灌，以防模板受力不均产生位移。浇筑砼应连续进行，间隔时间不能超过初凝时间，分层均匀振捣，采用插入式气动高频振动棒，快插慢提，不留插孔痕迹，仓壁接茬处用小粒径石子，精心浇捣，灌满灌实。
　　（3）如施工过程中遇到导孔小眼堵塞，立即使用风动局扇（射流）配合直径300mm风筒，防止堵孔形成盲巷导致瓦斯积聚。工作面人员迅速撤到煤仓上口，直至煤仓下口出矸疏通钻孔小眼后，方可施工。
　　5、结束语
　　（1）采用反井钻施工两个φ=1400mm的钻孔，解决了煤仓掘进过程中的通风、排矸、排水问题，减少了排矸时间，改善了作业环境，提高了施工进度。
　　（2）浇筑混凝土采用机械化，减轻了工人劳动强度，减少了浇筑支护时间，保证了施工质量。
　　（3）短掘短支，加快了循环进度，同时确定了合理的整体浇筑段高，有利于快速掘进。
　　通过合理的施工组织，杨柳煤矿井底新二号煤仓在确保安全施工的前提下，施工工期大大提前，取得了较好的技术经济效果。
　　作者简介
　　张祥（1963.7），男，安徽临泉人，本科学历，工程师，一直从事煤矿技术管理工作，现任淮北矿业股份有限公司杨柳煤业掘进副总经理。
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