復雜條件下的煤倉快速施工創(chuàng)新與應用

桑洪偉

（臨沂華建建設(shè)集團有限公司，山東 臨沂 276017）

郭屯煤礦2010年3月投產(chǎn)，自投產(chǎn)后由于各回采工作面早班檢修，中夜班集中生產(chǎn)，導致主井提升三班不均衡，中夜班提升壓力極大，嚴重制約回采工作面正常生產(chǎn)。針對此種情況，對礦井采掘系統(tǒng)重新進行優(yōu)化，在各采區(qū)部署采區(qū)煤倉，將緩解主井提升和采區(qū)原煤生產(chǎn)運輸壓力提到日程。

在各采區(qū)部署的煤倉中，四采區(qū)煤倉作為采掘系統(tǒng)優(yōu)化后的第一個工程，因其施工環(huán)境復雜，技術(shù)要求高，施工難度大，工期緊張而成為礦重點工程。

施工單位在施工中科學、合理優(yōu)化施工工序與工藝，采用新設(shè)備和創(chuàng)新技術(shù)，安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成了四采區(qū)煤倉施工，為今后煤礦井下煤倉施工提供了經(jīng)驗。

1 工程概況

四采區(qū)煤倉施工主要包括倉頂硐室、煤倉、倉底硐室，工期為60d。

四采區(qū)煤倉由于受前期礦井開拓部署影響，其相對位置較為復雜，給煤機硐室位于礦井主運膠帶巷內(nèi)，要在不影響礦井主運膠帶輸送機運行的情況下施工給煤機硐室；四采區(qū)煤倉倉頂硐室位于四采區(qū)膠帶巷下方，煤倉上口距四采區(qū)主運膠帶輸送機僅4m，施工煤倉時不能夠影響四采區(qū)主運膠帶輸送機運行。

煤倉剖面如圖1所示。

圖1 四采區(qū)煤倉剖面示意圖

2 煤倉各項技術(shù)參數(shù)

煤倉：上鎖口高度2m，凈直徑5m；倉頸高度1.5m，凈直徑由5m過渡為7m；倉身高度16.5m，凈直徑7m，下縮口高度為5m由凈直徑7m的圓形過渡為長1.35m，寬為1.1m的矩形斷面。錨網(wǎng)索噴+砌碹支護，錨桿為Φ20×2400mm的高強螺紋鋼，間排距為800×800mm，錨索為Φ17.8×6000mm的鋼絞線，間距1600×1600mm；沿倉壁敷設(shè)φ8mm鋼筋焊制的金屬網(wǎng)；噴射混凝土為砼C20，噴厚100mm；雙層Φ18mm螺紋鋼筋，澆筑混凝土強度為C30，澆筑厚度400mm。下縮口在錨網(wǎng)索噴+砌碹的基礎(chǔ)上焊制耐磨錳鋼板。

給煤機硐室：長度12m，凈寬5.2m，凈高4.2m，錨網(wǎng)索噴+砌碹支護，支護方式同倉身。

倉頂硐室：寬度6m，高度3.5～5.5m，長度為10m，錨網(wǎng)索噴+砌碹支護，支護方式同倉身。

3 總體施工方案的選擇

因工期緊張，優(yōu)化后施工方案如下：

（1）倉頂硐室和倉底硐室平行作業(yè)；

（2）完成倉頂硐室施工后進行反井鉆施工導硐；

（3）導硐施工完畢后按照從上向下的順序進行煤倉擴刷，擴刷4m后使用32a工字鋼和厚度為10mm的花紋鋼板進行煤倉封口并留出挖掘機出入口；

（4）煤倉擴刷8m后，倉頂硐室砌碹和煤倉擴刷同時作業(yè)（爆破時停止倉頂硐室砌碹）；

（5）煤倉擴刷完畢后按照從下向上的順序進行給煤機硐室砌碹施工、焊接下縮口耐磨錳鋼板、煤倉鋼筋混凝土砌碹施工。

4 煤倉施工方案的選擇

（1）倉頂硐室。為防止爆破對倉頂硐室上部巷道的破壞，倉頂硐室使用綜掘機進行施工，局部斷面用風鎬進行擴刷。

（2）倉身。倉身使用炮掘進行擴刷，擴刷后及時進行錨網(wǎng)索噴支護。

（3）倉底硐室。因倉底硐室位于礦井主運膠帶巷內(nèi)，無法使用機械化設(shè)備，采取爆破擴刷、挑頂。

（4）膠帶輸送機防護。①煤倉倉頂硐室上部膠帶輸送機防護。在倉頂硐室內(nèi)距煤倉上口3.5m處安裝30#工字鋼和12#礦用工字鋼防護架，工字鋼形成矩形方格（長為600mm，寬為400mm），再在工字鋼下方覆以菱形金屬網(wǎng)和廢舊膠帶用以防止爆破時矸石崩壞上部膠帶輸送機和減少爆破沖擊波對上部膠帶輸送機的破壞。②給煤機硐室處礦井主運膠帶輸送機防護。使用12#礦用工字鋼對給煤機硐室及附近區(qū)域進行架棚防護（為便于安裝、拆卸工字鋼架棚，所有工字鋼連接均為插接），再覆厚度為150mm的坑木和廢舊膠帶用以防止爆破時矸石對礦井主運膠帶輸送機的破壞。

（5）施工機械的選用。影響本次煤倉施工的主要工序為爆破打眼、出矸和混凝土的攪拌和輸送。綜合分析煤礦機械化發(fā)展水平，選用以下設(shè)備：

①YT-28型風動鑿巖機、MQS-50/1.7型幫錨桿鉆機、MQT-120錨桿機鉆機；

②MWD2/0.12L型煤礦用液壓挖掘機進行出矸；

③HBTS40-13-45型砼輸送泵輸送砌碹混凝土，JZC-200型混凝土攪拌機；

④JH-14型回柱絞車；

⑤PZC-5I型噴漿機。

（6）炮眼的深度、布置、起爆順序的選擇。綜合考慮人工打眼能力和爆破后矸石塊度及功效，炮眼深度確定為1.2m。工作面配備6臺YT-28型風動鑿巖機，選用藥卷Ф27×300mm、200g/卷的煤礦許用乳化炸藥和毫秒延期電雷管，用MFB-200型發(fā)爆器進行起爆。在掘進斷面內(nèi)共布置5圈172個炮眼。全斷面鉆眼，一次裝藥一次起爆，使用挖掘機將矸石耙至導孔內(nèi)。當掘進至距倉底硐室頂板1m時，采用風鎬刷出煤倉斷面，再將下面給煤機硐室使用爆破法刷出。

（7）模板尺寸的確定及施工方法。分析模板拼裝后的整體強度、施工難易程度和澆筑的連續(xù)性及澆筑質(zhì)量。模板采用厚度為50mm的木板加工而成，模板寬度為1.47m，高度為1m，每組模板15塊，共6組。每組模板采用扒釘連接，使用腳手架進行加固，每次澆筑兩模。

（8）混凝土攪拌機與混凝土輸送泵的配套使用。混凝土為地面攪拌站提供潮料，用1.7m3礦車運至礦井主運膠帶巷，由JH-14型絞車卸料，卸料后由人工給混凝土攪拌機上料，攪拌好的混凝土直接進入噴漿機或混凝土輸送泵輸送至工作面。

（9）挖掘機的使用。①在倉頂硐室安裝30a工字鋼懸吊8T提升輪作為挖掘機的提升輪。懸吊提升輪必須固定牢固，使用過程中不準有松動現(xiàn)象。②倉內(nèi)進行爆破時挖掘機須提升出煤倉，在提升輪外側(cè)設(shè)一移動梁，以便將挖掘機移出煤倉到安全位置。移動梁沿出車方向水平安裝，采用I30a工字鋼，長度5m。工字鋼梁兩端在倉頂硐室內(nèi)防護工字鋼梁上。

（10）腳手架。砌碹時采用Φ48.3mm鋼管搭設(shè)滿堂腳手架，立于已焊接成形的耐磨錳鋼板上，滿足承載要求。腳手架第一次搭設(shè)4m高，然后隨煤倉混凝土倉身的升高而升高，橫桿豎向間距取2m，以便和模板高度相適應。便于隨操作面搭設(shè)操作平臺。在最底部200mm處設(shè)掃地桿和水平方向剪刀撐一道,并與倉身頂緊,確保各個立桿位置牢固不動。

（11）人員爬梯。每節(jié)爬梯長3m，做好頂部擋板，防止高空墜物。爬梯每6m就改變攀爬方位，改變方位確保攀爬人員不會出現(xiàn)直線掉落，更方便施工人員及管理人員在攀爬6m后在改變攀爬方位的鋼管平臺上休息，隨著煤倉的逐步降低為保證施工人員的安全上下，在爬梯上安裝防墜器，施工人員在上下時必須按要求使用防墜器。人員上下時必須佩帶防墜器安全帶，并設(shè)專人監(jiān)護。

5 結(jié)束語

在礦井生產(chǎn)時期進行煤倉施工，是礦井特殊硐室施工中難度較大的一項工程，尤其是在煤倉上下均已安裝膠帶輸送機且不影響采區(qū)生產(chǎn)的情況下施工煤倉，難度更大。在四采區(qū)煤倉施工實踐中證明，架設(shè)工字鋼棚及松動爆破的辦法保護膠帶輸送機，倉頂硐室掘進使用綜掘機減少對巷道應力的破壞，在煤倉下口進行混凝土送料等系列創(chuàng)新施工工藝，使用機械化設(shè)備，合理安排施工工序，在技術(shù)上是穩(wěn)妥可行、有效的。四采區(qū)煤倉僅用了56d就快速、安全、優(yōu)質(zhì)完成了施工任務，對于生產(chǎn)礦井施工采區(qū)煤倉，提供了經(jīng)驗。