井底煤倉反井鉆機(jī)施工技術(shù)

康海東

(山西汾西正旺煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西孝義032300)

1 工程概況

正旺煤業(yè)有限責(zé)任公司是經(jīng)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室批準(zhǔn)以地方骨干企業(yè)山西汾西礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司為兼并重組整合主體。由原孝義市鴻源煤礦有限公司、原山西汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤礦有限責(zé)任公司北部的部分資源進(jìn)行兼并重組整合，兼并重組后更名為山西汾西正旺煤業(yè)有限責(zé)任公司。礦井批準(zhǔn)開采2 -11 號煤層，井田面積5.205 km2，生產(chǎn)規(guī)模 120 萬 t/a。

正旺煤業(yè)主斜井井底煤倉上口位于北翼膠帶運(yùn)輸大巷機(jī)頭硐室，坐標(biāo)為 X=3621.775，Y=6025.538，Z = +824.8 m，下口位于主斜井井底，水平標(biāo)高+794.975 m。主斜井井底煤倉深度為27.875 m，凈直徑為6 m，煤倉上口1 m 及煤倉下口采用鋼筋混凝土砌碹支護(hù)，剩余部位為錨網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，巖巷掘進(jìn)。

井底煤倉利用LM -120 型反井鉆機(jī)施工，該鉆機(jī)為全液壓系統(tǒng)，用2 臺電機(jī)帶動(dòng)油泵，主泵電機(jī)功率55 kW，副泵電機(jī)功率14 kW。導(dǎo)向孔Φ244 mm，擴(kuò)孔Φ1 400 mm，鉆孔傾角90°。

2 煤倉施工方案

2.1 施工方案

井底煤倉巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)，該煤倉施工采用先自上而下打一個(gè)直徑200 mm 的導(dǎo)硐，再自下而上擴(kuò)直徑為1.4 m 的孔，然后從上而下施工掘進(jìn)一次成巷。

2.2 施工順序

煤倉導(dǎo)硐→煤倉擴(kuò)孔→煤倉上口擴(kuò)掘及扎筋、支模澆筑砼壁→煤倉倉帽擴(kuò)掘及錨網(wǎng)噴+錨索支護(hù)→倉體部分短段擴(kuò)掘及錨網(wǎng)噴+錨索支護(hù)→煤倉下口漏斗部分?jǐn)U掘及扎筋、支模澆筑砼壁→下口硐室擴(kuò)掘、扎筋支模澆筑砼壁→倉底預(yù)埋工字鋼→煤倉下口漏斗部分扎筋、支模澆筑砼壁。

3 支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 巷道斷面設(shè)計(jì)

井底煤倉深度為27.875 m，上口0 ～1 m 為圓柱形，凈直徑為6 000 mm，凈高1 000 mm，凈斷面積28.27 m2;掘進(jìn)直徑7 200 mm，掘高1 000 mm，掘進(jìn)斷面積40.69 m2。1 -3 m 為圓柱形，凈直徑為6 000 mm，凈高2 000 mm，凈斷面積為28.27 m2;掘進(jìn)直徑6 400 mm，掘高2 000 mm，掘斷面積為32.17 m2。

井底煤倉倉帽為圓錐形擴(kuò)大段，垂高2 000 mm。上口連接處凈直徑6 000 mm，掘進(jìn)直徑6 400 mm;倉體連接處凈直徑10 000 mm，掘進(jìn)直徑10 400 mm。

井底煤倉倉體為圓柱形，垂高14.71 m，凈直徑10 000 mm，掘進(jìn)直徑10 400 mm，凈斷面積78.54 m2，掘斷面積為84.95 m2。

井底煤倉漏斗為圓錐形，凈高4.673 m。井底煤倉下口為圓錐形，凈高3.604 m。

3.2 永久支護(hù)設(shè)計(jì)

井底煤倉上口0 ～1 m 斷面為圓形斷面，凈直徑6 000 mm，掘進(jìn)直徑7 200 mm;凈斷面積為28.27 m2，掘斷面積為40.72 m2。采用鋼筋混凝土砌碹支護(hù)，橫筋和縱筋使用Φ20 鋼筋加工而成，綁扎間距為300 mm;箍筋使用Φ8 鋼筋加工而成，綁扎間距為300 mm。混凝土強(qiáng)度等級為C30。上口1 -3 m 斷面為圓形斷面，凈直徑6000 mm，掘進(jìn)直徑6 400 mm;凈斷面積為28.27 m2，掘斷面積為32.17 m2。采用錨網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，錨桿規(guī)格為Φ20 mm×2 400 mm 型螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為1 000 mm×1 000 mm;網(wǎng)片規(guī)格為Φ6.5 mm×2 000 mm×1000 mm 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為100 mm×100 mm，網(wǎng)片采用搭接，搭接長度為100 mm，采用14#鉛絲綁扎，綁扎間距為200 mm;噴射混凝土厚度200 mm，混凝土強(qiáng)度為C25。

井底煤倉倉帽為圓錐形擴(kuò)大段，垂高2 000 mm。上口連接處凈直徑6 000 mm，掘進(jìn)直徑6 400 mm;倉體連接處凈直徑10 000 mm，掘進(jìn)直徑10 400 mm。采用錨網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，錨桿規(guī)格為Φ20 mm×2 400 mm 型螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為1 000 mm×1000 mm;網(wǎng)片規(guī)格為Φ6.5 mm×2 000 mm×1 000 mm 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為100 mm×100 mm，網(wǎng)片采用搭接，搭接長度為100 mm，采用14#鉛絲綁扎，綁扎間距為200 mm;噴射混凝土厚度200 mm，混凝土強(qiáng)度為C25。

井底煤倉倉體斷面為圓形斷面，垂高14.598 m。凈直徑10 000 mm，掘進(jìn)直徑10 400 mm;凈斷面積為78.54 m2，掘斷面積為84.95 m2。采用錨網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，錨桿規(guī)格為Φ20 mm×2400 mm 型螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為1 000 mm ×1 000 mm;網(wǎng)片規(guī)格為Φ6.5 mm×2 000 mm×1 000 mm 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為100 mm×100 mm，網(wǎng)片采用搭接，搭接長度為100 mm，采用14#鉛絲綁扎，綁扎間距為200 mm;噴射混凝土厚度200 mm，混凝土強(qiáng)度為C25。

井底煤倉漏斗為圓錐形，凈高4.673 m，采用鋼筋鐵鋼砂混凝土砌碹支護(hù)，橫筋和縱筋使用Φ25 mm 鋼筋加工而成，綁扎間距為200 mm;箍筋使用Φ9 mm 鋼筋加工而成，綁扎間距為300 mm。混凝土強(qiáng)度等級為C30。

井底煤倉下口為圓錐形，凈高3.604 m。采用鋼筋鐵鋼砂混凝土砌碹支護(hù)，橫筋和縱筋使用Φ25 mm 鋼筋加工而成，綁扎間距為200 mm;箍筋使用Φ9 mm 鋼筋加工而成，綁扎間距為400 mm。混凝土強(qiáng)度等級為C30。

4 施工方法

4.1 導(dǎo)硐及擴(kuò)孔

在施工導(dǎo)硐前，先在煤倉上口安裝反井鉆機(jī)打一直徑200 mm 的導(dǎo)向孔。在打?qū)蚩浊氨仨毐ＷC是沿煤倉中心線方向或平行煤倉中心線方向打的垂直孔(偏差不超過100 mm)，便于以后穿鋼絲繩上下提升吊桶。導(dǎo)硐打通后再自下而上擴(kuò)直徑1.4 m 的孔，然后從上而下施工掘進(jìn)一次成巷。

4.2 擴(kuò)掘工作

煤倉上鎖口段采用多打眼少裝藥放小炮的方法擴(kuò)掘，待鎖口段擴(kuò)至設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面后，即可進(jìn)行上口部分打注錨桿、初噴工作。施工中煤倉上口用70 mm 厚木架板蓋嚴(yán)，工作人員系保險(xiǎn)帶工作，保險(xiǎn)帶系在錨桿上，必須保證牢固、可靠。完成砼澆筑工作后，用11#礦用工字鋼及70 mm 厚木架板鎖好上口，并預(yù)留人員上下及提升運(yùn)料出口，出口用滑動(dòng)木井蓋蓋嚴(yán)，由人工啟閉，專人看管。

鎖好上口后，自上而下短段掘支。掘進(jìn)時(shí)工作面采用5 臺YT-28 型風(fēng)鉆打眼，全斷面一次光面爆破。放炮后將封閉的木板拆除，便于矸石由導(dǎo)硐溜入主斜井井筒。沒有溜完的矸石由人工翻入導(dǎo)硐內(nèi)，將矸石全部翻完后及時(shí)將木板再次鋪設(shè)好，封閉導(dǎo)硐口，再次進(jìn)行掘進(jìn)。每掘進(jìn)兩炮必須進(jìn)行一次臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)采用噴射混凝土，支護(hù)厚度不小于50 mm。如此循環(huán)待斜溜煤眼全部掘完后，由下向上進(jìn)行永久支護(hù)。將斜溜煤眼永久支護(hù)完后及時(shí)對煤倉上口段進(jìn)行永久支護(hù)。每班開班前會(huì)時(shí)隊(duì)長必須指派專人及時(shí)鋪設(shè)封口木板。

待斜溜煤眼及上口段支護(hù)完后即可進(jìn)行煤倉倉體部分的擴(kuò)掘與支護(hù)。煤倉倉體擴(kuò)掘時(shí)工作面布置5 臺YT -28 型風(fēng)鉆，人工抱鉆打眼全斷面一次光面爆破，矸石直接有導(dǎo)硐滑落到主斜井井筒。為防止矸石塊度過大堵塞導(dǎo)硐，應(yīng)增大炮眼密度。每循環(huán)進(jìn)尺1.2 m，每擴(kuò)完一炮，隨即打注錨桿、初噴裸巷，初噴厚度不小于50 mm。炸藥選用煤礦許用2#巖石乳化炸藥，雷管選用8#覆銅毫秒延期電雷管，MFB -200 型發(fā)爆器起爆。施工中由技術(shù)部門及時(shí)、準(zhǔn)確標(biāo)定出巷道中腰線，每次打眼前由班組長和驗(yàn)收員通過中線對煤倉輪廓進(jìn)行準(zhǔn)確測量，當(dāng)班驗(yàn)收員要用紅漆標(biāo)出輪廓，定出眼位。

4.3 裝矸

放炮后，大部分矸石由導(dǎo)硐溜下，剩余部分由人工攉入反井，由主斜井井筒安設(shè)的耙?guī)r機(jī)配合刮板輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)從軌道巷車場運(yùn)至主井煤倉。

5 施工安全技術(shù)措施

1)導(dǎo)向孔在穿孔前10 m 時(shí)，必須派人至主斜井井筒透孔位置前后各30 m 處站崗、設(shè)警戒，并懸掛“鉆孔施工，禁止行人”標(biāo)志牌，嚴(yán)禁任何人從此處經(jīng)過或停留。

2)擴(kuò)孔結(jié)束后，應(yīng)立即安排人員對鉆孔上口進(jìn)行封堵，并嚴(yán)禁有人下口經(jīng)過，防止發(fā)生墜物傷人。

3)鉆孔施工時(shí)，必須指派專人具體負(fù)責(zé)施工人員的安全，并在施工中做好自主保護(hù)、相互保安。

4)施工人員必須每班向礦調(diào)度室匯報(bào)鉆進(jìn)情況。

5)施工時(shí)，嚴(yán)禁鉆方人員用手觸摸轉(zhuǎn)動(dòng)部件及電氣設(shè)備。

6)每班進(jìn)入施工現(xiàn)場時(shí)，必須敲幫問頂，并撬掉活石，待無安全隱患后，方可工作。

6 結(jié)語

采用反井鉆機(jī)法施工煤倉可以消除普通反井施工法的諸多安全隱患，大幅度降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，簡化施工工序，提高施工效率，縮短施工工期。與吊罐法及垛盤反井法施工相比，減少了施工工期，為礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)的形成提供了有效的保障。隨著反井鉆機(jī)在煤礦工程施工中的廣泛應(yīng)用，作業(yè)環(huán)境得到了有效改善，工程進(jìn)度得以快速提高，但是對反井技術(shù)仍然需要不斷研究和總結(jié)，以便更好地服務(wù)于礦井建設(shè)。

［1］楊成寶，袁全明. 采區(qū)煤倉施工方法與支護(hù)形式的選擇［J］.水利采煤與管道運(yùn)輸，2005(4).

［2］王緒成，曹福輝.新型煤倉施工技術(shù)淺談［J］.煤炭工程，2007(4).

［3］黃躍東.反井鉆機(jī)在主井井底煤倉施工中的應(yīng)用［J］.中州煤炭，2001(13).