大斷面硐室（提升機(jī)房）分部施工方法探討

摘要：隨著煤礦裝備的不斷升級，原有的系統(tǒng)及裝備嚴(yán)重制約爐峪口煤礦生產(chǎn)能力的提升，為此爐峪口煤礦啟動了綜采改造工程項(xiàng)目，為此就需在暗斜井上部施工一個(gè)大斷面提升機(jī)房以安裝該提升機(jī)。大斷面硐室的巷道支護(hù)方法及施工工藝一直以來都是制約煤礦掘進(jìn)的一大難題，文章結(jié)合筆者多年煤礦一線掘進(jìn)工作，初步設(shè)計(jì)了硐室支護(hù)方案和分部施工的方法，最后根據(jù)礦壓監(jiān)測進(jìn)行反饋分析，對原始方案進(jìn)行修正，最終確定了支護(hù)方案和施工方案，并取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：大斷面硐室；巷道支護(hù)；施工工藝；提升機(jī)房；分部施工方法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD264 文章編號：1009-2374（2015）24-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.077

爐峪口煤礦是太原煤氣化公司下屬配套煤礦，是太原市城市煤氣氣源焦化廠主焦煤原料基地。建設(shè)于20世紀(jì)80年代，隨著集團(tuán)公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，煤礦裝備的不斷升級，原有的系統(tǒng)及裝備嚴(yán)重制約煤礦生產(chǎn)能力的提升，為此爐峪口煤礦啟動了綜采改造工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目涉及井巷施工與改造、設(shè)備購置與安裝等多項(xiàng)內(nèi)容，其中最為重要的是開掘一個(gè)大斷面絞車硐室，用來安裝一部JKB-2X1.5PA礦井提升機(jī)，以用于向工作運(yùn)輸綜采液壓支架。該絞車硐室不僅斷面較大，而且根據(jù)已有揭露地層推斷，該處地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，圍巖破碎；加之，施工地點(diǎn)靠近主要巷道，巷道群之間相互影響也給巷道支護(hù)和施工帶來的極大的困難。

1 工程概況

下三采材料暗斜井新絞車房位于現(xiàn)有暗斜井絞車房后部，按照斷面及支護(hù)不同可分為以下三段：

1.1 絞車房行人、運(yùn)料過道

半圓拱形斷面，掘進(jìn)斷面7.43m2，凈斷面6.72m2，巷長13.018m，毛寬3.00m、毛高2.80m；凈寬2.80m、凈高2.70m，采用錨桿、錨索、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土支護(hù)。

1.2 絞車房硐室

矩形斷面，掘進(jìn)斷面26.41m2，凈斷面21.16m2，巷長12.00m，毛寬7.611m、毛高3.47m；凈寬6.611m、凈高3.2m，采用錨桿、錨索兼砌墻架鋼梁支護(hù)，墻用石料砌筑，墻高3.7m（其中基礎(chǔ)深0.5m），墻厚0.5m，上部架設(shè)7.611m長22#礦用工字鋼梁雙梁、水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。

1.3 絞車房提升及出繩段（即與原有絞車房貫通段）

矩形斷面，掘進(jìn)斷面14.72m2，凈斷面10.52m2，巷長1.85m，毛寬4.53m、毛高2.98m；凈寬3.53m、凈高3.25m，采用砌墻架鋼梁支護(hù)，墻用石料砌筑，墻高3.48m（其中基礎(chǔ)深0.5m），墻厚0.5m，上部架設(shè)4.53m長22#礦用工字鋼梁雙梁、水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。

2 巷道支護(hù)方案及其施工工藝

本項(xiàng)目屬采礦工程領(lǐng)域井巷工程施工部分，即重要硐室的施工，是大型設(shè)備安裝前施工其正常運(yùn)作所需的井下空間，主要是掘進(jìn)和支護(hù)兩部分，其中設(shè)備的規(guī)格參數(shù)對硐室的斷面、平面形狀等參數(shù)的確定有很大影響，所以硐室施工質(zhì)量的好壞，對提升機(jī)設(shè)備安裝、拆裝、運(yùn)行有很大影響，如果施工不當(dāng)造成返工，則耗費(fèi)的工期與材料、人工、設(shè)備及相應(yīng)造價(jià)的投入又將急劇增加。本工程施工處原有巷道較多，靠近礦井主要巷道，而開口處位于進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷之間，施工時(shí)的現(xiàn)場管理也顯得比較重要。由于工程施工難度大、涉及問題較多，施工管理要求比較嚴(yán)格，給井巷工程的施工帶來諸多不便，增加了以下額外的困難，經(jīng)技術(shù)人員研究決定，在大斷面提升機(jī)房的施工過程中采取了分部施工的方法。

2.1 巷道支護(hù)

2.1.1 臨時(shí)支護(hù)。工作面掘進(jìn)期間，每次爆破后新暴露的頂板，在未挑平和永久支護(hù)前，可采用帶帽點(diǎn)柱作為臨時(shí)支護(hù)，并用木楔背緊背牢，點(diǎn)柱距離不得超過1.5m（特殊情況可根據(jù)實(shí)際再加密支護(hù)）。待打完頂部錨桿錨索后，拆掉點(diǎn)柱，然后如此循環(huán)作業(yè)。

2.1.2 永久支護(hù)。提升機(jī)房行人通道和出繩巷段均采用錨桿、錨索、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土支護(hù)。

提升機(jī)房設(shè)計(jì)為矩形斷面，巷長12.00m，采用錨網(wǎng)+錨索兼砌墻架鋼梁支護(hù)，四周墻均用石料砌筑，墻高4.7m（其中基礎(chǔ)深0.5m），墻厚0.5m，上部架設(shè)7.9m長22#礦用工字鋼梁、雙梁布置，水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。其中頂板安裝的錨桿規(guī)格為Φ20mm×2200mm高強(qiáng)左旋螺紋桿預(yù)應(yīng)力錨桿，預(yù)緊扭矩150N·m，錨固力不小于105kN。

兩幫安裝的錨桿規(guī)格為Φ16mm×1800mm圓鋼預(yù)應(yīng)力錨桿，預(yù)緊扭矩60N·m，錨固力不小于30kN。

錨索規(guī)格為Φ17.8mm×8000mm（1×7股鋼絞線）。預(yù)應(yīng)力：60～100kN，錨固力不小于200kN。

錨固劑型號為MSCK2355，頂、幫錨桿錨固劑用量為2卷，錨索錨固劑用量為4卷。

護(hù)幫、頂?shù)慕饘倬W(wǎng)為Φ6mm鋼筋焊接加工，規(guī)格為1000mm×2000mm，網(wǎng)格100mm×100mm，安裝時(shí)網(wǎng)間搭接100mm。

護(hù)頂?shù)腤鋼帶，寬度280mm，長度為3500mm（5孔）。

巷道頂板及兩幫均噴射混凝土，規(guī)格為C20。

具體支護(hù)參數(shù)見圖1：

2.2 施工方法

工作面全部采用炮掘工藝，設(shè)計(jì)采用P-30B型扒斗式裝巖機(jī)裝巖，配合1噸固定車箱式礦車出矸，利用現(xiàn)有條件施工提升機(jī)硐室時(shí)不便于一次性將巷道全斷面掘出，本著安全、快速，施工方便的目的，最終采用了分部分次施工的作業(yè)工藝。

在本工程中，行人道和出繩段巷道的巷道斷面較小因而一次成巷即可，絞車提升硐室斷面較大，因此采用短掘段砌，分次成巷的方法進(jìn)行掘進(jìn)。首先以矩形斷面（規(guī)格為：寬×高=3950mm×4270mm）掘進(jìn)12m，同時(shí)采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)，但在掘進(jìn)時(shí)工作面左幫可視情況布置少量錨桿進(jìn)行支護(hù)，如果圍巖穩(wěn)定，可不掛網(wǎng)，為二次擴(kuò)幫做好準(zhǔn)備。

如下圖2所示，大斷面提升機(jī)房按施工順序共可劃分為①、②、③、④、⑤五個(gè)部分，首先正向掘進(jìn)①部分（提升機(jī)房小斷面段），掘進(jìn)到位并完成該部分的支護(hù)后再依次進(jìn)行②、③、④、⑤四部分的施工，其中①部分基本與②、③、④、⑤四部分的工程量總和基本相同，以保證每部分施工工程量與施工難度的均勻性，降低了一次施工的難度。

1.提升機(jī)房行人通道；2.提升機(jī)房；3.提升機(jī)房出繩巷段；4.原有小絞車房

圖2 施工順序示意圖

綜上所述，將一個(gè)大斷面硐室分成5次分部施工，將一個(gè)大硐室一步一步分解施工，相當(dāng)于分為5個(gè)小斷面巷道，這樣不僅減小了對巷道圍巖的擾動，而且為后續(xù)巷道支護(hù)留下足夠的時(shí)間。同時(shí)采用短掘短砌，最大限度地減少了巷道圍巖的擾動，減少了巷道的進(jìn)一步破壞，確保了巷道附近大巷的穩(wěn)定。

3 礦壓觀測情況

在巷道掘進(jìn)過程中，選擇具有代表性的地點(diǎn)安裝了4組綜合測站。綜合測站包括多點(diǎn)位移計(jì)，錨桿測力計(jì)，錨索測力計(jì)以及進(jìn)行巷道表面位移觀測，其中多點(diǎn)位移計(jì)深部基點(diǎn)要略大于錨桿深度。通過3個(gè)月的觀測，多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿測力計(jì)、錨索測力計(jì)以及巷道表面位移基本穩(wěn)定，且都沒有超出設(shè)計(jì)要求的危險(xiǎn)值，因此說明巷道支護(hù)方案和施工工藝滿足要求，無需進(jìn)行進(jìn)一步的加固。此外本工程的順利施工，也證明了在本巖層中掘進(jìn)大斷面硐室，只采用錨網(wǎng)噴支護(hù)即可保證支護(hù)穩(wěn)固的可能性，后在同一巖層中施工9#煤軌道暗斜井提升機(jī)硐室（工程量及各部分?jǐn)嗝婢c本工程大致相同）、9#煤層首采區(qū)軌道暗斜井大斷面1#交岔點(diǎn)時(shí)均得到應(yīng)用，應(yīng)用效果均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

大斷面硐室的支護(hù)和施工一直以來都是制約煤礦掘進(jìn)的主要因素，采用分部施工的方法主要是將一個(gè)大斷面的硐室劃分為數(shù)個(gè)小斷面的工程分次施工，從而減少單次施工的難度，該方法的成功應(yīng)用對于后來相同地質(zhì)條件下大斷面工程的施工具有極好的借鑒價(jià)值。在施工過程中加強(qiáng)對礦壓規(guī)律的監(jiān)測及時(shí)進(jìn)行反饋分析，及時(shí)針對反饋結(jié)果調(diào)整支護(hù)方案，既可以節(jié)約成本，又能取得良好的支護(hù)效果。

作者簡介：張志遠(yuǎn)（1971-），男，山西文水人，太原煤炭氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)管理部助理工程師，研究方向：煤礦巷道掘進(jìn)管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）