復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑煤倉施工技術(shù)

黃正平 朱香輝 范永軍

(四川川煤華榮能源股份有限公司花山煤礦)

復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑煤倉施工技術(shù)

黃正平 朱香輝 范永軍

(四川川煤華榮能源股份有限公司花山煤礦)

針對某礦復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑煤倉穿過煤層圍巖破碎區(qū)的問題，嚴(yán)謹(jǐn)布置設(shè)備，采用由上而下階梯式分次擴(kuò)倉工藝及錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，降低了施工難度及勞動強(qiáng)度，取得了快速、安全施工的效果，為類似工程提供了借鑒參考。

大直徑煤倉 分次擴(kuò)倉 錨網(wǎng)噴支護(hù)

花山煤礦是一座年產(chǎn)240萬t的現(xiàn)代化礦山。近些年，隨著采區(qū)接續(xù)延伸，+900 m水平煤炭中轉(zhuǎn)存儲運(yùn)輸已經(jīng)成為制約生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵因素。為此，2015年該礦開始對+900 m水平運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造。+920 m煤倉作為+900 m水平運(yùn)輸系統(tǒng)改造的樞紐工程，工期緊，任務(wù)急，同時(shí)面臨施工條件復(fù)雜、安全條件差等難題。通過采用科學(xué)合理的施工工藝及支護(hù)形式，最終達(dá)到快速、安全的施工目的，保證礦山的可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

+920 m煤倉位于+900 m水平四采區(qū)(+920～+869 m)，用于儲煤、下貨。+920 m煤倉上口起于+920 m石門，下口止于+900 m四采運(yùn)煤上山，煤倉上下口均有煤層，圍巖層理較為復(fù)雜，對施工有一定影響。煤倉幫頂主要是泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粗粒砂巖和含礫粗砂巖，中等穩(wěn)定，普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)為5～9。煤倉上口向下15 m遇17#煤層，煤層傾角為34°，厚2 m(平距為3.6 m)；下口直接遇18#煤層,煤倉地質(zhì)綜合柱狀圖見圖1。

2 煤倉施工參數(shù)

+920 m煤倉分為3部分，最上部分倉口除2.84 m不擴(kuò)外，向下3 m做成傾角45°的“八”字岔口，煤倉主體設(shè)計(jì)斷面為圓形,凈斷面直徑為8 m(擴(kuò)倉直徑為8.2 m，噴漿厚0.1 m),凈斷面積為50.24 m2，擴(kuò)倉斷面積為52.78 m2。煤倉上鎖口及主體施工示意見圖2、圖3。

3 施工設(shè)施布置

由上而下刷大掘進(jìn)，溜矸孔排矸；采用20 t慢速絞車、φ21.5mm鋼絲繩配φ1.2m吊裝罐籠提升材料、人員、工具等，在煤倉上口硐室頂板打設(shè)4根4.3 m長錨索，拉住2根11#交叉擺設(shè)的工字鋼，在工字鋼交叉口處纏繞多圈φ15.5 mm鋼絲繩，用繩卡卡住，在鋼絲繩上懸掛一5 t滑輪作為天輪。倉筒內(nèi)布置2趟管路(壓風(fēng)管、供水管)，設(shè)通訊信號、放炮電纜各1條。煤倉下口設(shè)30 kW耙斗機(jī)1臺。設(shè)備布置示意見圖4。

圖1 煤倉地質(zhì)綜合柱狀圖(1∶100)

4 施工過程

4.1 上鎖口施工

煤倉上鎖口高3 m，初期放炮后，形成“八”字自然傾斜頂板，傾角為45°，因此在施工上鎖口時(shí)，空s頂期間必須打設(shè)臨時(shí)戴帽點(diǎn)柱作為臨時(shí)支護(hù)，確保施工期間的安全。永久支護(hù)采用錨網(wǎng)索支護(hù)，遇煤層段時(shí)，必須敷設(shè)雙層金屬網(wǎng)，待永久支護(hù)達(dá)到規(guī)定安全滯后距離，再進(jìn)行噴漿工作，噴厚0.1 m，整個(gè)循環(huán)采用隨掘隨支護(hù)隨噴漿的工作方式。在施工完成整個(gè)3 m高度的過程中，煤倉直徑由1.5 m逐步擴(kuò)大到設(shè)計(jì)的8 m，施工中應(yīng)掌握好煤倉上鎖口的頂板傾斜角度。

圖2 煤倉上鎖口施工 (單位：mm)

圖3 煤倉主體斷面 (單位：mm)

圖4 設(shè)備布置示意

4.2 倉體施工

煤倉主體施工期間鉆眼采用4臺YT-29型風(fēng)鉆同時(shí)作業(yè)，擴(kuò)倉時(shí)，呈臺階遞進(jìn)方式從上往下分次進(jìn)行，先擴(kuò)內(nèi)圈(下臺階)，反井直徑由1.5 m擴(kuò)至5.34 m，再擴(kuò)外圈(上臺階)，反井直徑由5.34 m擴(kuò)至8.2 m(噴漿后直徑為8 m)。擴(kuò)倉時(shí)形成上下臺階高差為1 m，內(nèi)外圈交替擴(kuò)倉。煤倉倉體施工期間要加強(qiáng)側(cè)幫浮石傘檐查找，同時(shí)及時(shí)跟進(jìn)永久支護(hù)，整個(gè)倉體段巖性較好。待永久支護(hù)完成并滯后一定安全距離再進(jìn)行噴漿工作，噴漿厚度為0.1 m。倉體施工示意見圖5。

圖5 倉體施工示意(單位：mm)

4.3 永久支護(hù)

永久支護(hù)采用錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+噴漿聯(lián)合支護(hù)，選用φ18 mm×1 800 mm螺紋鋼錨桿，間排距為0.8 m×1.2 m；錨索長5.3 m，且錨入穩(wěn)定巖層深度不小于1.5 m；采用φ3.5 mm冷拔絲制成的菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格為1 100 mm×6 400 mm，網(wǎng)目40 mm×40 mm,搭接長度為100 mm；設(shè)計(jì)噴漿厚度為0.1 m。

擴(kuò)倉時(shí)采用短掘短噴(噴漿滯后于工作面端頭最大距離不大于3 m)方式，噴漿厚度為100 mm。初噴約50 mm后，每間隔2 h左右復(fù)噴，直到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。噴射過程中應(yīng)根據(jù)出料量的變化，及時(shí)調(diào)整給水量，保證水灰比準(zhǔn)確，應(yīng)使噴射的混凝土無干斑、無流淌、黏著力強(qiáng)、回彈少。永久支護(hù)見圖6。

圖6 永久支護(hù)示意(單位：mm)

5 結(jié) 語

在復(fù)雜條件下施工大直徑煤倉是煤礦硐室施工中難度最大的工程之一，花山煤礦+920 m煤倉采用由上而下階梯式分次擴(kuò)倉，保障了正常施工工序，增加了巖石的破碎度，減少了炸藥用量，減小了爆破對煤倉圍巖破壞，有利于大面積清貨的需要；采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，降低了施工難度及勞動強(qiáng)度。該工程原計(jì)劃150 d，實(shí)際110 d完工，節(jié)約費(fèi)用近8萬元，同時(shí)為+900 m水平運(yùn)輸系統(tǒng)改造贏得了時(shí)間，達(dá)到了預(yù)期目的。

2016-10-14)

黃正平(1971—)，男，總工程師，高級工程師，617066 四川省攀枝花市西區(qū)陶家渡。