復(fù)雜條件下的煤倉快速施工創(chuàng)新與應(yīng)用

桑洪偉

（臨沂華建建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 臨沂 276017）

郭屯煤礦2010年3月投產(chǎn)，自投產(chǎn)后由于各回采工作面早班檢修，中夜班集中生產(chǎn)，導(dǎo)致主井提升三班不均衡，中夜班提升壓力極大，嚴(yán)重制約回采工作面正常生產(chǎn)。針對此種情況，對礦井采掘系統(tǒng)重新進(jìn)行優(yōu)化，在各采區(qū)部署采區(qū)煤倉，將緩解主井提升和采區(qū)原煤生產(chǎn)運輸壓力提到日程。

在各采區(qū)部署的煤倉中，四采區(qū)煤倉作為采掘系統(tǒng)優(yōu)化后的第一個工程，因其施工環(huán)境復(fù)雜，技術(shù)要求高，施工難度大，工期緊張而成為礦重點工程。

施工單位在施工中科學(xué)、合理優(yōu)化施工工序與工藝，采用新設(shè)備和創(chuàng)新技術(shù)，安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成了四采區(qū)煤倉施工，為今后煤礦井下煤倉施工提供了經(jīng)驗。

1 工程概況

四采區(qū)煤倉施工主要包括倉頂硐室、煤倉、倉底硐室，工期為60d。

四采區(qū)煤倉由于受前期礦井開拓部署影響，其相對位置較為復(fù)雜，給煤機(jī)硐室位于礦井主運膠帶巷內(nèi)，要在不影響礦井主運膠帶輸送機(jī)運行的情況下施工給煤機(jī)硐室；四采區(qū)煤倉倉頂硐室位于四采區(qū)膠帶巷下方，煤倉上口距四采區(qū)主運膠帶輸送機(jī)僅4m，施工煤倉時不能夠影響四采區(qū)主運膠帶輸送機(jī)運行。

煤倉剖面如圖1所示。

圖1 四采區(qū)煤倉剖面示意圖

2 煤倉各項技術(shù)參數(shù)

煤倉：上鎖口高度2m，凈直徑5m；倉頸高度1.5m，凈直徑由5m過渡為7m；倉身高度16.5m，凈直徑7m，下縮口高度為5m由凈直徑7m的圓形過渡為長1.35m，寬為1.1m的矩形斷面。錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù)，錨桿為Φ20×2400mm的高強(qiáng)螺紋鋼，間排距為800×800mm，錨索為Φ17.8×6000mm的鋼絞線，間距1600×1600mm；沿倉壁敷設(shè)φ8mm鋼筋焊制的金屬網(wǎng)；噴射混凝土為砼C20，噴厚100mm；雙層Φ18mm螺紋鋼筋，澆筑混凝土強(qiáng)度為C30，澆筑厚度400mm。下縮口在錨網(wǎng)索噴+砌碹的基礎(chǔ)上焊制耐磨錳鋼板。

給煤機(jī)硐室：長度12m，凈寬5.2m，凈高4.2m，錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù)，支護(hù)方式同倉身。

倉頂硐室：寬度6m，高度3.5～5.5m，長度為10m，錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù)，支護(hù)方式同倉身。

3 總體施工方案的選擇

因工期緊張，優(yōu)化后施工方案如下：

（1）倉頂硐室和倉底硐室平行作業(yè)；

（2）完成倉頂硐室施工后進(jìn)行反井鉆施工導(dǎo)硐；

（3）導(dǎo)硐施工完畢后按照從上向下的順序進(jìn)行煤倉擴(kuò)刷，擴(kuò)刷4m后使用32a工字鋼和厚度為10mm的花紋鋼板進(jìn)行煤倉封口并留出挖掘機(jī)出入口；

（4）煤倉擴(kuò)刷8m后，倉頂硐室砌碹和煤倉擴(kuò)刷同時作業(yè)（爆破時停止倉頂硐室砌碹）；

（5）煤倉擴(kuò)刷完畢后按照從下向上的順序進(jìn)行給煤機(jī)硐室砌碹施工、焊接下縮口耐磨錳鋼板、煤倉鋼筋混凝土砌碹施工。

4 煤倉施工方案的選擇

（1）倉頂硐室。為防止爆破對倉頂硐室上部巷道的破壞，倉頂硐室使用綜掘機(jī)進(jìn)行施工，局部斷面用風(fēng)鎬進(jìn)行擴(kuò)刷。

（2）倉身。倉身使用炮掘進(jìn)行擴(kuò)刷，擴(kuò)刷后及時進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)。

（3）倉底硐室。因倉底硐室位于礦井主運膠帶巷內(nèi)，無法使用機(jī)械化設(shè)備，采取爆破擴(kuò)刷、挑頂。

（4）膠帶輸送機(jī)防護(hù)。①煤倉倉頂硐室上部膠帶輸送機(jī)防護(hù)。在倉頂硐室內(nèi)距煤倉上口3.5m處安裝30#工字鋼和12#礦用工字鋼防護(hù)架，工字鋼形成矩形方格（長為600mm，寬為400mm），再在工字鋼下方覆以菱形金屬網(wǎng)和廢舊膠帶用以防止爆破時矸石崩壞上部膠帶輸送機(jī)和減少爆破沖擊波對上部膠帶輸送機(jī)的破壞。②給煤機(jī)硐室處礦井主運膠帶輸送機(jī)防護(hù)。使用12#礦用工字鋼對給煤機(jī)硐室及附近區(qū)域進(jìn)行架棚防護(hù)（為便于安裝、拆卸工字鋼架棚，所有工字鋼連接均為插接），再覆厚度為150mm的坑木和廢舊膠帶用以防止爆破時矸石對礦井主運膠帶輸送機(jī)的破壞。

（5）施工機(jī)械的選用。影響本次煤倉施工的主要工序為爆破打眼、出矸和混凝土的攪拌和輸送。綜合分析煤礦機(jī)械化發(fā)展水平，選用以下設(shè)備：

①YT-28型風(fēng)動鑿巖機(jī)、MQS-50/1.7型幫錨桿鉆機(jī)、MQT-120錨桿機(jī)鉆機(jī)；

②MWD2/0.12L型煤礦用液壓挖掘機(jī)進(jìn)行出矸；

③HBTS40-13-45型砼輸送泵輸送砌碹混凝土，JZC-200型混凝土攪拌機(jī)；

④JH-14型回柱絞車；

⑤PZC-5I型噴漿機(jī)。

（6）炮眼的深度、布置、起爆順序的選擇。綜合考慮人工打眼能力和爆破后矸石塊度及功效，炮眼深度確定為1.2m。工作面配備6臺YT-28型風(fēng)動鑿巖機(jī)，選用藥卷Ф27×300mm、200g/卷的煤礦許用乳化炸藥和毫秒延期電雷管，用MFB-200型發(fā)爆器進(jìn)行起爆。在掘進(jìn)斷面內(nèi)共布置5圈172個炮眼。全斷面鉆眼，一次裝藥一次起爆，使用挖掘機(jī)將矸石耙至導(dǎo)孔內(nèi)。當(dāng)掘進(jìn)至距倉底硐室頂板1m時，采用風(fēng)鎬刷出煤倉斷面，再將下面給煤機(jī)硐室使用爆破法刷出。

（7）模板尺寸的確定及施工方法。分析模板拼裝后的整體強(qiáng)度、施工難易程度和澆筑的連續(xù)性及澆筑質(zhì)量。模板采用厚度為50mm的木板加工而成，模板寬度為1.47m，高度為1m，每組模板15塊，共6組。每組模板采用扒釘連接，使用腳手架進(jìn)行加固，每次澆筑兩模。

（8）混凝土攪拌機(jī)與混凝土輸送泵的配套使用。混凝土為地面攪拌站提供潮料，用1.7m3礦車運至礦井主運膠帶巷，由JH-14型絞車卸料，卸料后由人工給混凝土攪拌機(jī)上料，攪拌好的混凝土直接進(jìn)入噴漿機(jī)或混凝土輸送泵輸送至工作面。

（9）挖掘機(jī)的使用。①在倉頂硐室安裝30a工字鋼懸吊8T提升輪作為挖掘機(jī)的提升輪。懸吊提升輪必須固定牢固，使用過程中不準(zhǔn)有松動現(xiàn)象。②倉內(nèi)進(jìn)行爆破時挖掘機(jī)須提升出煤倉，在提升輪外側(cè)設(shè)一移動梁，以便將挖掘機(jī)移出煤倉到安全位置。移動梁沿出車方向水平安裝，采用I30a工字鋼，長度5m。工字鋼梁兩端在倉頂硐室內(nèi)防護(hù)工字鋼梁上。

（10）腳手架。砌碹時采用Φ48.3mm鋼管搭設(shè)滿堂腳手架，立于已焊接成形的耐磨錳鋼板上，滿足承載要求。腳手架第一次搭設(shè)4m高，然后隨煤倉混凝土倉身的升高而升高，橫桿豎向間距取2m，以便和模板高度相適應(yīng)。便于隨操作面搭設(shè)操作平臺。在最底部200mm處設(shè)掃地桿和水平方向剪刀撐一道,并與倉身頂緊,確保各個立桿位置牢固不動。

（11）人員爬梯。每節(jié)爬梯長3m，做好頂部擋板，防止高空墜物。爬梯每6m就改變攀爬方位，改變方位確保攀爬人員不會出現(xiàn)直線掉落，更方便施工人員及管理人員在攀爬6m后在改變攀爬方位的鋼管平臺上休息，隨著煤倉的逐步降低為保證施工人員的安全上下，在爬梯上安裝防墜器，施工人員在上下時必須按要求使用防墜器。人員上下時必須佩帶防墜器安全帶，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

5 結(jié)束語

在礦井生產(chǎn)時期進(jìn)行煤倉施工，是礦井特殊硐室施工中難度較大的一項工程，尤其是在煤倉上下均已安裝膠帶輸送機(jī)且不影響采區(qū)生產(chǎn)的情況下施工煤倉，難度更大。在四采區(qū)煤倉施工實踐中證明，架設(shè)工字鋼棚及松動爆破的辦法保護(hù)膠帶輸送機(jī)，倉頂硐室掘進(jìn)使用綜掘機(jī)減少對巷道應(yīng)力的破壞，在煤倉下口進(jìn)行混凝土送料等系列創(chuàng)新施工工藝，使用機(jī)械化設(shè)備，合理安排施工工序，在技術(shù)上是穩(wěn)妥可行、有效的。四采區(qū)煤倉僅用了56d就快速、安全、優(yōu)質(zhì)完成了施工任務(wù)，對于生產(chǎn)礦井施工采區(qū)煤倉，提供了經(jīng)驗。