深部高應(yīng)力儲(chǔ)煤倉施工工藝的改進(jìn)實(shí)踐

摘要:針對(duì)傳統(tǒng)煤倉的施工工藝存在的諸如被動(dòng)支護(hù)、錨桿等勁、鋼筋網(wǎng)壓茬不連續(xù)，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及整體性差等問題進(jìn)行改進(jìn)，通過4座煤倉的施工實(shí)踐證明，一掘一初噴一錨網(wǎng)梁支護(hù)而后復(fù)噴一次成井支護(hù)新工藝均獲得成功，它具有施工工藝簡單，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工速度快，節(jié)約了材料，增強(qiáng)了煤倉的支護(hù)強(qiáng)度，安全性高，成本低的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:被動(dòng)工藝 主動(dòng)工藝 一次成井 經(jīng)濟(jì)效益

0 引言

龐莊煤礦為開采-1025水平以下水平的煤炭資源，設(shè)立緩沖中轉(zhuǎn)站，設(shè)想開掘-1025西二下山采區(qū)儲(chǔ)煤倉，以實(shí)現(xiàn)-1025水平以下山西組煤層工作面的煤炭上運(yùn);-1025西二下山采區(qū)儲(chǔ)煤倉位于-1025m水平，處于深部高應(yīng)力地區(qū)，儲(chǔ)煤倉凈深為25m，由于傳統(tǒng)的單一混凝土支護(hù)工藝和打錨桿扎鋼筋網(wǎng)噴漿支護(hù)工藝，為被動(dòng)的支護(hù)方式，混凝土支護(hù)工藝穩(wěn)定性差，錨桿處于等勁狀態(tài)，鋼筋網(wǎng)不連續(xù)接茬，不能適應(yīng)深部高應(yīng)力地區(qū)實(shí)際情況，今優(yōu)化改進(jìn)為一掘一初噴一錨網(wǎng)梁支護(hù)而后復(fù)噴一次成井新工藝，變等勁被動(dòng)錨桿為主動(dòng)支護(hù)錨桿，金屬網(wǎng)壓茬聯(lián)網(wǎng)較好，錨桿的扭矩達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后復(fù)噴50～70mm混凝土。

1 概況

1.1 儲(chǔ)煤倉的基本情況 龐莊煤礦1025西二下山采區(qū)儲(chǔ)煤倉位于-1025m水平，該煤倉的建成可上運(yùn)-1025西二下山采區(qū)山西組煤層工作面采掘的煤炭，該儲(chǔ)煤井處于高應(yīng)力地區(qū)，儲(chǔ)煤倉凈深為25m，下口標(biāo)高為-1025.5m，上口標(biāo)高為-1000.5m，(見圖1)。

煤倉由上鎖口、倉身、下鎖口組成，上鎖口，高度為1.55m，上口直徑為5.0m，倉身為20.5m，倉身凈斷面直徑5m，毛斷面直徑5.3m，下鎖口高度為3.5m，上、下鎖口均采用雙層鋼筋網(wǎng)混凝土澆灌，下鎖扣并上護(hù)壁鋼梁，并在下口硐室鎖口兩側(cè)各打兩根錨索增加支護(hù)強(qiáng)度，倉身改為光爆后→初噴成型→錨網(wǎng)梁支護(hù)→復(fù)噴一次成井新工藝。

1.2 煤倉的地質(zhì)情況

煤倉自上而下依次揭露的巖性為頁巖、砂質(zhì)頁巖、砂巖，巖層層理發(fā)育，為單斜結(jié)構(gòu)。

2 施工工藝

2.1 反井施工工藝

反井施工前，由徐礦集團(tuán)建井處將反井鉆機(jī)LM-120安裝在煤倉上口，自上而下鉆進(jìn)Φ244mm導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔鉆透后，安裝擴(kuò)孔鉆頭由下而上擴(kuò)孔，根據(jù)巖石軟硬控制鉆進(jìn)速度，給定拉力，擴(kuò)孔后反井直徑為1.2m。反井鉆機(jī)的應(yīng)用改變了原來自下而上炮掘反井的施工工藝，保證了反井施工的安全、高效，降低了坑木的消耗。

2.2 倉身的施工工藝

煤倉倉身的施工工藝采用一掘一初噴一錨網(wǎng)梁支護(hù)而后復(fù)噴一次成井新工藝。自上而下逐排錨桿施工，錨網(wǎng)梁距刷大面不超過1.2m，復(fù)噴距刷大面不超過2.6m。

2.2.1 倉身施工人員上、下 為保證煤倉施工的安全順利進(jìn)行，施工人員上、下非常關(guān)鍵，在上鎖口澆灌時(shí)預(yù)留人行孔，在人行孔往下打軟梯，軟梯采用鋼絲繩軟梯采用兩根Φ15.5mm鋼絲繩做軟梯，用12#兩頭帶絲扣鋼筋當(dāng)橫撐，插入鋼絲繩內(nèi)，兩邊上緊螺帽;軟梯寬度500mm，間距300mm。在煤倉上口在煤倉方向幫打6根專用錨桿，距離底板500mm，每組3根，每組的錨桿間距為300mm，兩組錨桿間距為500mm，用配套的元寶卡子將兩根軟梯鋼絲繩分別與兩組錨桿固定(每根鋼絲繩與3根錨桿連結(jié)固定)。必須在上下人員腰間系牢保險(xiǎn)繩，保險(xiǎn)繩使用Φ25mm的棕繩，上、下人員采取“雙保險(xiǎn)”管理方法。

2.2.2 倉身爆破 倉身掘進(jìn)采用同心圓炮眼布置的方式，炸藥選用3級(jí)煤礦許用乳化炸藥，1～5段毫秒延期電雷管，在反井孔外布置3圈68個(gè)炮眼，炮眼深度為0.9m，根據(jù)巖石的硬度適當(dāng)改變裝藥量，以保證光爆的效果，爆破后矸石從反井鉆孔下溜，在下部硐室采用耙裝機(jī)扒裝矸石，電瓶車外運(yùn)。(見圖2)

2.2.3 倉身支護(hù)錨網(wǎng)梁噴支護(hù)機(jī)理 倉身支護(hù)采用錨網(wǎng)梁噴支護(hù)，即光爆后→初噴成形→錨網(wǎng)梁支護(hù)→復(fù)噴一次成井的循環(huán)作業(yè)方式。一次成井施工工藝，初噴圓滑平整，復(fù)噴均勻成形防止圍巖風(fēng)化，充分發(fā)揮錨桿與圍巖相互作用改變圍巖的受力狀態(tài)，增加抗彎、抗剪能力，提高圍巖強(qiáng)度，充分利用圍巖自身承載能力來抵抗圍巖壓力，巖性為頁巖地段在錨網(wǎng)梁噴的基礎(chǔ)上輔以錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，發(fā)揮錨索預(yù)應(yīng)力大的作用，使圍巖在錨索的彈性壓縮下形成“承載拱”，提高圍巖的整體性和內(nèi)在抗力，增強(qiáng)圍巖整體性和穩(wěn)定性。煤倉錨網(wǎng)梁噴索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的支護(hù)形式，解決了深部高應(yīng)力區(qū)及復(fù)雜地質(zhì)條件下支護(hù)難題。

2.2.4 倉身錨網(wǎng)梁噴支護(hù)參數(shù)的選用 通過工程支護(hù)參數(shù)的類比和理論計(jì)算，煤倉選用Φ22mm左旋無縱筋等強(qiáng)錨桿，長2400mm，間距700mm，排距為700mm，碟形托板，錨桿數(shù)量，24根/周;金屬網(wǎng)為8#防銹鐵絲編制而成的菱形網(wǎng)，網(wǎng)格80mm×80mm，網(wǎng)長5000mm，寬900mm，金屬網(wǎng)搭茬長度100～200mm，采用雙股14#鐵絲聯(lián)網(wǎng)，連接點(diǎn)間距小于200mm;金屬托梁為Φ12mm的圓鋼焊制，寬度70mm;噴射混凝土厚度為150mm，初噴80mm，復(fù)噴厚度50~70mm，以將錨網(wǎng)梁覆蓋不可見為準(zhǔn)。

2.2.5 錨索支護(hù)參數(shù)選用 巖性為頁巖地段在錨網(wǎng)梁噴的基礎(chǔ)上增加錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨索選用1860級(jí)7股鋼絞線，規(guī)格為Φ18.9mm，錨索長度6.3m，錨索采用MSCK 2380和MSCK-Z 2350樹脂錨固劑，錨索布置，間距4m，排距為2.1m，4根/排，外露長度200mm，錨索托板使用20#槽鋼，長度400mm，中間加焊150mm×150mm×10mm的鋼板，中部孔徑20mm，使用氣動(dòng)式錨索張拉千斤頂進(jìn)行張拉緊固，預(yù)緊力達(dá)到120～140KN以上。

3 工藝特點(diǎn)

煤倉采取光爆后→初噴成形→錨網(wǎng)梁支護(hù)→復(fù)噴一次成井支護(hù)新工藝，它與傳統(tǒng)的單一混凝土支護(hù)相比，是主動(dòng)支護(hù)方式，穩(wěn)定性好;它與過去打錨桿扎鋼筋網(wǎng)噴漿的支護(hù)相比，由于過去所施工的快硬水泥金屬錨桿處于等勁狀態(tài)，為被動(dòng)的支護(hù)方式，鋼筋網(wǎng)不連續(xù)接茬，不能適應(yīng)深部高應(yīng)力地區(qū)實(shí)際情況，易開裂破壞，而一次成井新工藝所施工的錨桿具有較高的預(yù)應(yīng)力，初錨力矩為150～200N.m金屬網(wǎng)連續(xù)壓茬連網(wǎng)，整體性連續(xù)性，還具有施工工藝簡單，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工速度快，節(jié)約了材料，增強(qiáng)了煤倉的支護(hù)強(qiáng)度，安全性高。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

4.1 7445儲(chǔ)煤倉采取一次成井新工藝，能適應(yīng)深部高應(yīng)力地區(qū)，可承受深部地應(yīng)力的作用，錨桿為主動(dòng)式支護(hù)，調(diào)動(dòng)支護(hù)構(gòu)筑物和圍巖共同承載，確保該煤倉的安全性和可靠性，達(dá)到優(yōu)質(zhì)快速高效的施工效果

4.2 施工速度快，僅用30d的時(shí)間完成了施工任務(wù)，過去一般需要60d才能完成施工任務(wù)。

4.3 工藝簡單，操作方便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小。

4.4 直接經(jīng)濟(jì)效益為=50×54×30=81000元，(按每天出勤54人，每人50元計(jì)算)。

4.5 間接經(jīng)濟(jì)效益為今后7至9個(gè)回采工作面掘進(jìn)與回采的煤炭運(yùn)輸進(jìn)行儲(chǔ)存緩沖，可儲(chǔ)煤噸。

5 結(jié)束語

5.1 該煤倉采取一次成井新工藝，能夠適應(yīng)大深部高應(yīng)力區(qū)域，調(diào)動(dòng)支護(hù)構(gòu)筑物和圍巖共同承載，該煤倉安全性好和可靠性高，達(dá)到優(yōu)質(zhì)快速高效的施工效果，改變了傳統(tǒng)煤倉的施工工藝，提高工效，節(jié)約材料，降低了人工費(fèi)用。

5.2 龐莊煤礦近一年來施工的-1025西二下山儲(chǔ)煤倉、-1025西二運(yùn)輸運(yùn)輸石門儲(chǔ)煤倉、-1025西二上山采區(qū)皮帶下山儲(chǔ)煤倉及-1025西二上山采區(qū)儲(chǔ)煤倉均采用一次成井支護(hù)新工藝獲得成功，實(shí)踐證明，它具有支護(hù)效果好，經(jīng)濟(jì)效益高，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，具有較好的推廣前景。