大斷面煤倉施工及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

何 明 李云飛 張 月

（1.平煤神馬建工集團(tuán)有限公司，河南 平頂山 046700；2.山西柳林興無煤礦有限責(zé)任公司，山西 呂梁 033300）

1 概況

山西柳林興無煤礦有限責(zé)任公司井底煤倉開口處的上方為膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭硐室，下方為主斜井井筒，南側(cè)為南回風(fēng)大巷，北側(cè)為北回風(fēng)大巷，均已施工。井底煤倉為巖巷及半煤巖巷，從上至下揭9、10 號煤層，9、10 號煤層尚未開采，與上組煤掘進(jìn)巷道距離較遠(yuǎn)，對掘進(jìn)巷道無影響。

井底煤倉上口底板標(biāo)高+739.95 m，煤倉裝卸載硐室頂板標(biāo)高+709 m，煤倉設(shè)計總深度為31 m。煤倉主要分為上部鎖口、倉體、下漏斗三部分，其中上部鎖口及倉體為圓形斷面，上部鎖口深3.45 m，倉體深度為20.4 m，設(shè)計半徑為5.45 m；下漏斗設(shè)計為不規(guī)則圓變斷面，由倉體R掘=4500 mm 斷面逐漸變?yōu)檫B接處R掘=3850 mm 圓形斷面，設(shè)計長度為5.629 m。卸載硐室已掘進(jìn)完畢。

2 施工工藝

井底煤倉施工采用正掘下行光面爆破施工工藝，溜矸孔排矸，提升選用JYB-60（90 kW）絞車，配1 m3吊桶進(jìn)行人員物料提升。

（1）首先按照設(shè)計在膠帶機(jī)頭硐室內(nèi)標(biāo)出煤倉開口的準(zhǔn)確位置，沿煤倉中心線用反井鉆機(jī)先用Ф180 mm 鉆頭與煤倉裝卸載硐室（已施工）貫通，再更換為Ф1500 mm 鉆頭上行貫通，作為溜矸孔，方便煤倉掘進(jìn)時進(jìn)行通風(fēng)、排水、排矸。

（2）溜矸孔施工完后，采用松動爆破施工工藝對煤倉上口基礎(chǔ)進(jìn)行起底，起底深度為1.25 m，即掘進(jìn)至標(biāo)高738.55 m，起底斷面為圓形，半徑為5.5 m。

（3）煤倉上口基礎(chǔ)施工完后施工煤倉上鎖口，采用全斷面光面爆破施工工藝，掘進(jìn)深度為3.75 m，煤層上鎖口按給定的煤倉中心線進(jìn)行施工，上鎖口半徑為5.0 m。

（4）煤層上鎖口施工完且支護(hù)完后，繼續(xù)施工煤倉倉體，施工深度20.414 m，掘砌段高1.25 m，采用組合鋼模板，并利用混凝土進(jìn)行澆筑。

（5）待倉體施工完畢后，漏斗部分一次掘成，下漏斗深度為5.629 m，漏斗采用小斷面擴(kuò)刷的方式進(jìn)行掘進(jìn)，下漏斗與主斜井貫通后貫通口半徑縮小為3.85 m。

（6）在施工過程中及時進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，保證施工過程井幫安全。煤倉漏斗及溜煤口澆筑時，利用鋼管按照漏斗形狀支設(shè)漏斗模支架，鋼管橫豎間距1 m，采用厚50 mm、寬度300 mm 的大板為模板，支模完成、校正無誤，邊支模邊澆注，澆注時要對稱分層入模。

（7）煤倉在施工過程中利用已鉆好的鉆孔溜矸，在煤倉下口安裝一臺P-60 耙裝機(jī)耙碴，并利用在主斜井井筒及等候室安裝的兩部皮帶轉(zhuǎn)載，將碴運(yùn)至軌道大巷內(nèi)的皮帶上。

（8）倉身刷大之前，溜矸孔內(nèi)設(shè)一根直徑為18.5 mm 鋼絲繩，下端垂鋼軌橛子，上頭系在牢固的位置上，下頭有一部分余繩，當(dāng)溜矸孔有堵矸時，可及時上下聯(lián)系，用90 kW 絞車?yán)瓌愉摻z繩，把溜矸孔疏通，下部人員必須站在安全地帶操作，以防矸石落下傷人。

（9）在煤倉上硐室安裝一臺JZC350 型攪拌機(jī)，并利用溜灰管進(jìn)行煤倉混凝土澆筑，溜灰管采用Ф108 mm 耐磨鋼編管，共布置一趟，在靠攪拌機(jī)一側(cè)上鎖口鋼梁上布置1 根Ф18.5 mm 鋼絲繩，溜灰管固定在鋼絲繩上，每隔2 m 用卡扣與鋼絲繩綁扎在一起。

3 煤倉支護(hù)工藝

3.1 煤倉上鎖口支護(hù)

（1）煤倉上鎖口采用雙層鋼筋網(wǎng)砼支護(hù)。首先在同一水平打設(shè)兩層錨桿，每層不少于10根錨桿，外露500 mm，在錨桿上綁扎一圈橫筋，然后再利用橫筋按間距300 mm 固定堅(jiān)筋，共計93 根。再按間距300 mm 綁扎橫筋。

（2）鋼筋綁扎完后安設(shè)井圈。井圈主要采用14#槽鋼加工而成，共計三層井圈，相鄰兩層井圈之間用14#槽鋼做立柱支撐，井圈半徑為4.5 m。井圈安設(shè)后從下往上依次支設(shè)木模板，木模板規(guī)格為長×寬=1.5 m×1.0 m。為防止木模板變形，在兩層井圈中部位置采用DN40 鋼管加固井圈。

（3）支模完成后從下往上進(jìn)行澆筑。采用混凝土澆注時應(yīng)對稱分層澆注，當(dāng)澆筑高度達(dá)1.75 m時，在煤倉左側(cè)澆筑面上縱橫布置“井”字型鋼軌，形成漏煤鐵篦子，如圖1。鐵篦子安裝后繼續(xù)澆筑直至到上鎖口平面。

（4）澆筑到位后安設(shè)臨時鎖口，主梁采用I30a 工字鋼，副梁采用I11 礦用工字鋼，然后鋪設(shè)4 mm的螺紋鋼板。在倉體偏中部預(yù)留出下放物料口，并安裝能自動掀開的活門，物料口周圍設(shè)高度不低于1.2 m 的護(hù)欄。留設(shè)通風(fēng)口及爬梯口，爬梯采用直徑不小于18 mm 的鋼筋加工制作。

圖1 煤倉上鎖口支護(hù)斷面、平面示意圖

3.2 煤倉倉體支護(hù)工藝

（1）煤倉倉體施工完后，對倉體圍巖采用“錨網(wǎng)+混凝土澆筑”進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用Ф20 mm×2400 mm 螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×800 mm，每根錨桿采用CK2340 型和Z2360 型樹脂錨固劑各1 卷進(jìn)行錨固；金屬網(wǎng)采用Ф6.0 mm、規(guī)格為2000 mm×1000 mm、網(wǎng)格100 mm×100 mm 的網(wǎng)片，采用壓茬100 mm 搭接，用14#鐵絲間隔200 mm 綁扎。

（2）倉身向下每刷大1.25 m 為一個段高，通過錨網(wǎng)初次支護(hù)后，平整底板，鋪設(shè)黃砂找平，然后對煤倉倉壁采用立井特制組合模板進(jìn)行砌筑。模板采用22 塊正常塊及3 塊拆裝塊，相鄰兩段模板采用斜形澆筑孔口的方式進(jìn)行對接。

（3）模板安裝好后，校正尺寸無誤后澆注砼。在煤倉上硐室的適當(dāng)位置設(shè)置好砼攪拌站，攪拌好的砼經(jīng)砼管溜下，溜管口處有專人負(fù)責(zé)移動位置，砼要分層對稱入模，每次澆注高度300 mm，并派專人用震搗器搗固密實(shí)。

（4）每次澆筑前，拆除上段模板，然后立模板、使用撐木穩(wěn)固模板、校模后澆筑，澆筑至撐木位置時拿掉撐木。當(dāng)煤倉施工到最后4.0 m 時，提前用木垛將煤倉下部墊起，防止塌陷、下沉。

3.3 下漏斗支護(hù)

（1）下漏斗采用“支模澆筑+鋪設(shè)鋼梁”聯(lián)合支護(hù)。利用鋼管按照漏斗形狀支設(shè)漏斗模支架，鋼管橫豎間距1 m，采用厚50 mm、寬度300 mm的大板為模板，支模時木板與煤倉壁成30°支設(shè)。

（2）下漏斗支模完成后，在距卸料口0.5 m 處采用架棚的方式平鋪一排槽鋼，槽鋼長度為13 m，寬度為22 mm，在卸料與槽鋼之間同樣支設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，并進(jìn)行混凝土澆筑。

4 結(jié) 語

截至2020 年4 月，下組煤井底煤倉掘進(jìn)施工到位，施工周期為18 d，通過實(shí)際施工及支護(hù)效果來看，與傳統(tǒng)鉆機(jī)反掘法相比，具有顯著的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：

（1）對大斷面煤倉采用正掘下行光面爆破施工工藝，大大提高了煤矸石運(yùn)輸效率，保證了煤倉施工安全，降低了煤倉支護(hù)難度，與傳統(tǒng)工藝相比可縮短煤倉施工周期達(dá)4.5 d。

（2）下組煤井底煤倉采取聯(lián)合支護(hù)工藝后，保證了煤倉圍巖整體穩(wěn)定性，通過后期實(shí)際應(yīng)用效果來看，未出現(xiàn)因煤流沖擊作用導(dǎo)致煤倉壁破碎、垮落現(xiàn)象。