劉莊煤礦主井超大煤倉快速施工新技術

摘要：劉莊煤礦主井煤倉直徑10米，深度31米，施工難度大。采用下料孔從地面下混凝土連續澆注、倉體澆注鐵鋼砂、反井鉆孔出矸和通風等先進工藝，實現了超大煤倉快速施工，比傳統工藝施工節約工期一個半月。

關鍵詞：煤倉施工 施工要求 通風與排矸

1 概述

劉莊煤礦主井煤倉上口位于中央膠帶機頭與主井聯巷內，倉帽頂部上鎖口水平為－661.25m，下口位于主井裝載機巷內，倉底水平為－692.155m，垂深30.905m，直徑10m。從倉帽到倉底主要穿過砂質泥巖、細砂巖、粉砂巖、中砂巖。為了保證礦井的按期投產，加快主井煤倉的施工速度十分必要。主要是從優化煤倉施工的供料系統和掘進出矸系統上為煤倉施工快速施工創造條件。煤倉澆注所需混凝土材料從地面通過下料孔直接輸送至施工地點，大大減少了運輸環節。該煤倉從開工到結束，施工工期60天，與同類規格的煤倉相比，節約工期一個半月。

1.1煤倉施工

1.1.1倉帽 位于661.25—664 95m，高度3.7m，凈直徑下口10m、上口5m，毛直徑下口11.44m、上口6.3m，為50°11′40″圓臺形結構。倉帽掘進體為一個圓臺形廣口結構，整體高度為3.7(包括凸臺部分0.8m)，當掘進夠2m段高后，及時進行第一次臨時錨網噴及錨索支護，然后再向下掘進至倉帽結束，再進行第二次臨時錨網噴及錨索支護，然后放一個座底炮，在確保圍巖無安全隱患后，找平、開始穩股，使用50×70mm的方木按照水平間隔1m、垂直間隔1.2m布局從底向上搭設四層水平平臺，每層平臺上放置一架與該水平直徑對應的厚度為100m的環形木股，使用50mm厚的斜面木板將四層木股周圍用鐵釘釘一圈形成倉帽圓臺結構。將成型的該結構找好線并用50×70mm的木撐棍在圍巖四周固定牢固。在此基礎上開始綁扎倉帽鋼筋。綁扎順序由下到上、由外而內。鋼筋全部綁扎結束后，整體澆灌倉帽。

1.1.2倉體 倉體采用短段掘砌的方法向下施工，主要以2.2m為一個永久支護段高，掘進到位后開始綁扎倉體井壁單層鋼筋，使用裝配式小塊金屬模板(高度為1m)穩模、找線、打撐棍、下料澆灌鐵鋼砂混凝土作為永久支護。每個段高之間的接茬采用同等標號的鐵鋼砂噴射混凝土充填。

1.1.3倉底 倉底主要為煤倉底板及為加固底板而澆灌的8根鋼結構混凝土梁及一層環梁。倉體施工完畢后，再向下掘進施工3m左右段高，作為倉底施工的空間。將堆積的矸石按照圖紙設計高度找平，開始搭設腳手架、配混凝土梁所用的木模板，綁扎混凝土梁的鋼筋結構、安裝給煤機吊掛預埋件、溜煤孔預埋鋼管、壓風清掃管，加固木模板、澆灌混凝土。鋼筋綁扎順序為先綁扎環梁鋼筋結構，然后綁扎組合梁鋼筋結構，所有組合梁鋼筋結構都與環梁鋼筋結構連接。

1.1 4分煤器 為漸變四棱柱形斜面體結構，主要用途是使煤炭分別從兩個預留溜煤方孔中通過下到給煤機上。該錐形結構采用標號為C30的鐵鋼砂素混凝土澆注。

倉底結構施工完畢后，按照圖紙要求施工四個溜煤孔的倉底斜面體分煤器結構。該結構采用立模澆灌的方式堆積而成。

1.1.5倉底裝載硐室倉底上部所有結構施工完畢后，開始逐步清理煤倉溜煤孔下部的矸石并同時刷擴倉底裝載硐室墻體結構，自上而下刷擴結束并將積矸清理干凈后，掘進施工倉底裝載硐室底板反底拱結構，然后自下而上綁扎反底拱結構鋼筋、澆灌反底拱結構、綁扎墻體鋼筋、澆灌墻體結構，與煤倉底部連接成整體。

2 施工要求

采用全斷面掘進方式，短段掘砌施工，光面爆破法。

該煤倉采用鋼筋混凝土作為永久支護方式，其中倉體為鐵鋼砂鋼筋混凝土支護，溜煤孔斜面體分煤器為鐵鋼砂素混凝土澆注，其它部位為普通鋼筋混凝土結構。

2.1混凝土材料質量要求和配合比C30普通現澆鋼筋混凝土材料質量要求和配合比：

碎石粒級16—31.5mm。針片狀含量≤15％：含泥量≤1.0％

砂子：中粗河砂。細度模數：μf=2.3—3.0；含泥量≤3.0％

現澆混凝土水泥：P·042.5普通硅酸鹽水泥

現澆混凝土配合比如下：

水泥(330):砂(730):碎石(1185):水(155):Fs—e(24.6)

=1:2.21:3.59:0.47:0.08

(重量比)

C30現澆鐵鋼砂鋼筋混凝土材料質量要求和配合比：

鐵鋼砂：選用粒徑為6—30mm

現澆混凝土水泥：P·042.5普通硅酸鹽水泥

現澆混凝土配合比如下：

水泥(750kg):鐵鋼砂(2250kg):水(240kg)

=1:3:0.32

(重量比)

(該配比為現場配比，經安徽阜陽質檢站抗壓強度試驗，數據合格可靠)

2.2綁扎鋼筋倉帽和倉底要求先穩股后扎鋼筋，倉體要求邊穩股邊扎鋼筋，倉底裝載硐室底板要求先扎鋼筋后穩股、墻體要求邊扎鋼筋邊穩股。要預先加工好不同規格尺寸的鋼筋并提前運送到施工地點擺放整齊，待一個段高的掘進及錨網噴臨時支護完畢后使用。倉體鋼筋采用搭接或絲扣連接方式。鋼筋綁扎時必須按圖施工，要預流留夠下段搭茬長度，同時保證鋼筋保護層厚度。

2.3立模倉體使用組裝式小塊金屬模板，每次穩一模，高度一米：倉帽和倉底使用50mm厚木模板加工；倉底裝載硐室使用建筑用鋼模板配置，按1.5米間距布置100×70mm方木撐棍或4寸鐵管作為撐棍使用。穩股尺寸要找準、兩側撐棍要打牢固、下面用點柱頂死防止承重彎曲。模板可以隨著混凝土上漲邊打邊加。

2.4澆灌混凝土均勻對稱澆灌；每處連續澆灌高差不得超過-500mm并充分震動密實。鋼筋結構密集處要使用對模板內外震動等方法使之密實。倉體模板澆灌后超過12小時才能拆除周轉使用：其他部位模板必須在澆灌后超過48小時才能拆除。拆模后要灑水養護。

3 通風和排矸

風流從地面經主井井筒至裝載機巷，經反井鉆孔到煤倉掘進工作面：回風從工作面經煤倉至中央膠帶機斜巷。

所有煤倉掘進中的矸石通過煤倉內兩個反井鉆孔溜到主井裝載機巷，用扒矸機扒出至下段反井鉆孔(主井裝載機巷至-762m主井繞道)，溜至主井繞道聯巷，再用扒矸機扒進礦車運出。

4 必須注意的幾個問題

4.1封口盤封口盤鋪設時間為煤倉向下掘砌10m左右以后，鋪設位置在上鎖口平面，預先在該位置上留出四個封口盤主梁梁窩，盤梁為不低于125a和Ⅰ11組合鋼梁結構，盤面鋪設5mm厚的花紋鋼板封閉整個封口盤。

4.2井幫管理①必須建立健全敲幫問頂制度，接班后、打眼前、裝藥前、放炮后、打錨桿前、耙矸前、噴漿前必須找凈井幫浮矸危巖，對找不掉的危巖必須補打錨桿進行加固補強。②嚴格按爆破要求進行光面爆破，嚴格控制裝藥量以降低對圍巖的破壞。③炮后必須及時將松動的錨桿托盤上緊。④如圍巖巖性不好時，及時進行錨網噴臨時支護。

4.3該煤倉施工為自然通風，正常情況下溜矸孔用網狀鐵篦子蓋住孔內保持暢通，溜矸孔下口矸石堆積高度必須保持低于巷道頂板≮2m，能確保爆破后溜矸孔內無積矸存在。

4.4大矸石必須破碎，防止溜矸孔堵塞

4.5煤倉上口吊點每班檢查完好情況，發現問題立即停止使用，重新安裝吊點。

4.6煤倉掘進施工期間，煤倉下口兩端20m之外必須掛警示牌，嚴禁有閑散人穿行；施工人員必須走專用安全通道。

4.7煤倉上口封口盤所有孔洞必須及時封堵，嚴禁墜物。

4.8人員進八工作面，溜矸孔必須用2×2mφ20鋼筋篦子蓋嚴，放炮時將篦子提至封口盤，放炮后立即恢復。放炮后人員進入煤倉恢復鋼筋算子前必須將保險帶帶好并生根在井幫預留的保險繩上。