煤倉穿老巷施工技術(shù)研究與應(yīng)用

田西勇 呂倫寶 管元峰

(山能新礦集團(tuán)鄂莊煤礦)

煤倉穿老巷施工技術(shù)研究與應(yīng)用

田西勇 呂倫寶 管元峰

(山能新礦集團(tuán)鄂莊煤礦)

針對(duì)特殊條件下煤倉穿老巷施工，形成局部倉體自由塊段，因無圍巖段不受巖體支撐，對(duì)倉體自由塊段支護(hù)結(jié)構(gòu)、支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行研究，確定支護(hù)參數(shù)，與老巷連接為一個(gè)堅(jiān)固的整體，保證煤倉既能承受垂直壓力又能承受橫向壓力，使煤倉施工適應(yīng)于特定地質(zhì)條件，減少礦建工程量，增加礦井經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)礦井煤炭連續(xù)轉(zhuǎn)載運(yùn)輸、高度集中生產(chǎn)的目標(biāo)。

煤倉穿老巷 永久支護(hù) 臨時(shí)支護(hù)

按中軸及水平面的夾角不同，井巷式煤倉的形式一般為垂直式、傾斜式、混合式3種，斷面常為圓形、拱形，少數(shù)為矩形。通常情況下將整個(gè)倉體全部布置在巖面支撐體上，為實(shí)體煤倉，倉壁與圍巖形成一體，能保證煤倉的強(qiáng)度。煤倉穿老巷自由段塊無巖體支撐，如何保證此段倉體支護(hù)結(jié)構(gòu)、支護(hù)強(qiáng)度滿足使用要求，目前仍處于探索階段。

1 煤倉穿老巷施工技術(shù)原理

煤倉過老巷施工技術(shù)原理以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范》為理論研究基礎(chǔ)，充分利用鋼筋混凝土塑性好、強(qiáng)度高、各向同性強(qiáng)，能很好地承受動(dòng)力荷載等特征，在煤倉過老巷自由塊段受拉或受壓時(shí)，保證倉壁橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變絕對(duì)值的比值滿足泊松比要求。通過按規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土配筋率及水平、豎向鋼筋直徑的縝密計(jì)算，采用雙層鋼筋骨架澆筑混凝土作為無圍巖自由區(qū)段支護(hù)結(jié)構(gòu)。為保證無圍巖段倉壁與老巷頂?shù)装暹B接堅(jiān)固，無圍巖段兩端各嵌入老巷頂?shù)装鍘腕w1 m，上口采用50°斜面與煤倉連成一體，并打錨桿對(duì)其施加預(yù)緊力，主動(dòng)支護(hù)兩頭，增強(qiáng)其整體性，確保穿老巷煤倉在服務(wù)年限內(nèi)安全使用。

2 煤倉穿老巷施工方案

2.1 施工方法

采用鉆爆法自煤倉上口擴(kuò)孔。擴(kuò)倉完畢后，澆筑混凝土作永久支護(hù)，混凝土厚0.3 m；煤倉無圍巖區(qū)段采用鋼筋混凝土澆筑，深入巷道頂、底、幫1 m，混凝土厚1 m。澆筑時(shí)嚴(yán)格按照由下而上的順序施工，首先澆筑煤倉下口，再澆筑煤倉主體，澆筑時(shí)嚴(yán)格按巷道中心線布置碹胎及模板。

2.2 支護(hù)技術(shù)

臨時(shí)支護(hù)：煤倉采用初噴作為臨時(shí)支護(hù)。爆破后，用長把工具排除倉壁危巖懸矸，適量排矸后及時(shí)進(jìn)行初噴，噴層厚度不小于30 mm，初凝20 min達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行支護(hù)。放炮前最大臨時(shí)控幫距為1.4 m，放炮后最大臨時(shí)控幫距為2.4 m。

永久支護(hù)：①擴(kuò)倉時(shí)采用“噴錨網(wǎng)噴”支護(hù)，錨桿間排距按1 m×1 m布置,復(fù)噴厚度70 mm；圍巖破碎時(shí)按間排距1.5 m×1.5 m沿水平線補(bǔ)打錨索加強(qiáng)支護(hù)。②煤倉澆筑混凝土作永久支護(hù)，混凝土厚0.3 m，在錨桿頭(距倉壁不小于200 mm)處鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，再上一托盤，必須上滿帽,鋼筋網(wǎng)與錨桿盤采用10#鐵絲捆綁牢固。③煤倉無圍巖區(qū)段采用鋼筋混凝土澆筑，倉壁內(nèi)外布置水平、豎向鋼筋，內(nèi)外保護(hù)層為300 mm，鋼筋混凝土總厚度為 1 000 mm；水平鋼筋選用φ6 mm鋼筋,垂直鋼筋選用φ35 mm HRB335鋼筋。

2.2.1 支護(hù)材料

采用φ22 mm×2 500 mm MSGLD-335金屬全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，120 mm×120 mm×10 mm方形鐵托盤，采用2卷φ28 mm×330 mm MSK樹脂錨固劑，錨固方式為加長錨。鋼筋網(wǎng)使用φ6 mm鋼筋或冷拔鋼筋編織，網(wǎng)格尺寸為100 mm×100 mm,網(wǎng)格均勻，鋼筋網(wǎng)直接用超長鋼筋連接。

采用425#水泥，干凈河砂作配料，下井前過篩，顆粒粗細(xì)均勻，含泥重量不大于3%；采用瓜子石作骨料，石子粒徑為5～10 mm；澆筑石子塊徑為20～40 mm；速凝劑型號(hào)為J85，摻入量一般為水泥質(zhì)量的2%～4%。噴淋水區(qū)時(shí)，可適量加大速凝劑摻入量，速凝劑必須在噴漿機(jī)上料口均勻加入。

采用φ17.8 mm×6 000 mmⅡ級(jí)粘接式1×7高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線錨索，最低破斷負(fù)荷為353 kN；采用5卷φ28 mm×330 mm錨固劑錨固，樹脂錨固長度不小于1.5 m,設(shè)計(jì)錨固力為200 kN，漲緊預(yù)緊力為80～100 kN;托盤采用250 mm×250 mm×12 mm鋼板制作;錨索外露長度不大于200 mm。

2.2.2 支護(hù)質(zhì)量要求

(1)錨桿角度與巷道輪廓線及巖面夾角為90°，允許誤差為±15°，使用2卷樹脂錨固劑加長錨，風(fēng)煤鉆攪拌，煤層中錨固力不低于70 kN，巖石中錨固力不低于130 kN。定錨桿時(shí)，其攪拌時(shí)間為10～15 s，初凝5 min后，方可上托盤，旋緊螺母。

(2)錨桿構(gòu)件完好，安裝牢固，錨桿托盤緊貼巖面，接觸面不小于70%，錨桿螺母不得松動(dòng)，每個(gè)螺母擰緊力矩不小于400 N·m；錨桿外露200～300 mm。

(3)噴射混凝土前必須清洗巖幫，清理浮矸，噴射均勻，無裂隙，無“穿裙、赤腳”。噴射過程中應(yīng)根據(jù)出料量的變化，及時(shí)調(diào)整水量，保證水灰比準(zhǔn)確，使噴射的濕混凝土無干斑，無流淌，粘著力強(qiáng)，回彈料少。

(4)鋼筋網(wǎng)必須緊貼巷幫，拉緊壓實(shí)，用超長鋼筋每隔200 mm扭結(jié)一處，不小于1.5圈，嚴(yán)禁出現(xiàn)空幫現(xiàn)象。

(5)初噴砂漿厚30 mm，灰、砂配比為1∶2(按體積)；復(fù)噴灰、砂、石子的配比為1∶2∶2，水灰比為0.4～0.45，噴射混凝土強(qiáng)度為C18，要求表面平整，噴射工作結(jié)束后，必須進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

2.3 澆筑技術(shù)

首先在擴(kuò)孔后孔壁兩側(cè)用磚及水泥砂漿壘砌成“三七墻”，封閉巷道，墻體厚度不小于30 cm，墻體必須壘砌在硬底上，周邊與巷道接觸密實(shí)。在倉壁向里0.3 m扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用HRB335普通鋼筋，水平鋼筋采用φ6 mm鋼筋，搭接長度不應(yīng)小于1.5 m，接頭位置錯(cuò)開布置，錯(cuò)開距離水平方向不應(yīng)小于1 m，在同一豎向截面上每隔3根鋼筋允許有一個(gè)接頭；垂直鋼筋采用φ35 mm鋼筋，搭接長度不應(yīng)小于1.2 m，接頭位置錯(cuò)開布置，在同一水平截面上每隔3根鋼筋有一個(gè)接頭，在豎向方向的內(nèi)外2層鋼筋之間每隔0.6 m采用φ6 mm鋼筋將相鄰4根豎向鋼筋連接在一起。澆筑時(shí)在煤倉壁北、南預(yù)埋3根6寸PE塑料管，一并澆筑在煤倉壁內(nèi)，外露長度不小于0.3 m，高度距底板不小于1.5 m，為原老巷通風(fēng)。

澆筑質(zhì)量要求：①模板距中心線周邊誤差為0～30 mm；②模板接縫寬度不大于3 mm;③混凝土體無縫隙、蜂窩、孔洞、漏筋現(xiàn)象；④混凝土體2 m范圍內(nèi)表面平整度不大于10 mm；⑤鋼筋網(wǎng)安設(shè)位置允許偏差，間距為±20 mm，排距為±10 mm；⑥局部(高1 m、1/10周長范圍內(nèi))澆筑厚度誤差不小于設(shè)計(jì)厚度30 mm；⑦鋼筋網(wǎng)使用φ6 mm鋼筋編織，網(wǎng)格尺寸為100 mm×100 mm；⑧澆筑混凝土強(qiáng)度為C30，厚300 mm，混凝土配比為1∶1.15∶2.85(水泥∶砂子∶石子)，澆筑混凝土與巖體必須充填密實(shí)。

2.4 煤倉水處理技術(shù)

煤倉施工中，敷設(shè)一根2寸塑料管，巷壁出水時(shí)，首先在出水處打一深度不小于1 m的放水眼，然后預(yù)埋塑料軟管，將水統(tǒng)一引至2寸塑料管內(nèi)，噴漿時(shí)一起噴至巷壁，塑料管下口露出煤倉不小于300 mm。

3 應(yīng)用效果

四采區(qū)煤倉位于煤倉通道以東，四采軌道下山以西，F(xiàn)30斷層以北。煤倉上口位于礦井西翼回風(fēng)斜巷中#導(dǎo)線點(diǎn)以北13 m處，標(biāo)高為-517.8 m，下口位于四采運(yùn)輸大巷3#導(dǎo)線點(diǎn)以西62 m處，標(biāo)高為-535.1 m。煤倉自上口向下施工6.5 m將揭露原四采運(yùn)輸大巷，施工11.2 m穿過該巷道。

四采煤倉穿老巷施工既保證了原巷道正常通風(fēng)，又節(jié)省施工運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷110 m，減少一部80D皮帶的投入，共節(jié)省礦建經(jīng)費(fèi)169.5萬元。

4 結(jié) 語

通過確定煤倉過老巷自由區(qū)段支護(hù)結(jié)構(gòu)與老巷頂?shù)装暹B接固定方式，使無圍巖自由塊段倉體與老巷頂?shù)装宄蔀橐粋€(gè)堅(jiān)固的整體，保證了煤倉在服務(wù)年限的生產(chǎn)需求。煤倉位置的選擇不必考慮煤倉主體是否穿老巷等客觀條件，減少巷道工程量，便于設(shè)計(jì)施工，適用于煤礦井下煤倉穿老巷各項(xiàng)施工工程。

2015-05-18)

田西勇(1968—)，男，工程師，271122 山東省萊蕪市萊城區(qū)，