千米深井煤倉高強復合支護技術

楊京京 李 帥

（中煤新集能源股份有限公司口孜東礦，安徽 阜陽 236153）

口孜東礦地面標高+27.7 m，一水平標高-967 m，巷道埋藏深，地壓大。煤倉在生產過程中內壁和底部漏斗承受沖擊力大，損壞維修難度大、周期長、對生產影響大。經過研究，改進常規的邊掘進邊澆筑的施工工藝，采用反井鉆施工工藝和高強復合支護形式，保證倉體的支護強度，保證煤倉的服務年限。

1 概況

口孜東礦西翼采區煤倉上口位于西翼主運膠帶機大巷內，標高-941 m，下口位于西翼主運膠帶機斜巷內，標高-963 m；總工程量為31.27 m（倉體工程量15.87 m，下口硐室15 m，煤倉底板0.4 m）；上下口均為錨網索噴支護巷道；煤倉服務年限30 a。煤倉立面示意圖如圖1。

圖1 西翼采區煤倉立面示意圖（mm）

2 煤倉施工工序

（1）反井鉆施工。利用反井鉆機在煤倉上口中心自上而下施工導孔，導向孔鉆透連通煤倉上下口硐室后，再用反井鉆機自下而上反提擴大形成溜矸井。

（2）煤倉掘進施工。溜矸井完成后進行倉體掘進，放炮后配合風鎬刷擴成型。倉體自上而下掘進，短掘短砌。爆破后的巖石通過溜矸井溜到煤倉下口,由設在煤倉下口巷道內的皮帶外運。倉體施工6～7 m 后安裝封口盤及提升吊掛系統，然后按1.8 m 一循環施工至倉體底板，直至倉體與煤倉下口貫通。

（3）煤倉下口硐室施工。自上而下對硐室分段刷掘，先進行錨網索噴支護，再進行反底拱U 型棚施工，最后澆筑混凝土。煤倉下口硐室立面示意圖如圖2。

圖2 西翼采區煤倉下口硐室立面示意圖（mm）

（4）井圈架設施工。在倉體底板凝固后，搭設腳手架并鋪設大板，自下而上進行倉體36U 型鋼井圈架設。

（5）煤倉鐵鋼砂鋼筋砼澆筑。在倉體架設井圈的同時自下而上綁扎鋼筋直至鎖口，每施工4.5 m 段高穿插進行倉體澆筑施工。

（6）煤倉壁后注漿。煤倉澆筑結束以后，在煤倉上口巷道向下對倉體四周施工注漿孔進行煤倉壁后注漿，通過注漿漿液的粘結使圍巖形成一個整體，有效封閉圍巖裂隙，增強圍巖的穩定性，使圍巖抗破壞能力得到加強，提高圍巖的自身承載能力和巖體強度，煤倉的服務年限得到了可靠保證。

3 煤倉施工工藝

3.1 反井鉆施工工藝

LM-120 型反井鉆機導孔直徑244 mm，擴孔直徑1.2 m，最大扭矩3118 kN·m。導孔鉆與煤倉下口西翼主運膠帶機斜巷鉆透后再使用直徑1.2 m 擴孔鉆頭由下往上擴成溜矸井，擴孔完畢后拆除反井鉆機。

3.2 煤倉掘進施工工藝

（1）溜矸井施工完畢后，采用鉆爆法沿溜矸井自上而下刷大到煤倉設計斷面，光面爆破，炮眼深度2.2 m，循環進尺1.8 m。采用錨網索噴支護。

（2）煤倉采用錨網索噴支護。錨桿采用Φ22 mm×2500 mm 的MG500 高強螺紋鋼錨桿（錨桿抗拔力不小于120 kN），間排距800 mm×800 mm；錨 桿 托 板 長× 寬× 厚=150 mm×150 mm×12 mm；鋼筋網Φ6 mm×100 mm×100 mm，規格為2000 mm×1000 mm；錨索采用Φ21.8 mm 鋼絞線加工，L=6200 mm，錨索外露巖面150 ～250 mm，預緊力不小于160 kN，錨索角度允許≤3°，間排距1600 mm×1600 mm；噴射混凝土厚度70 mm，噴砼強度等級C20，配合比（重量比）為水泥:黃砂:瓜子片=1:2:2，速凝劑摻入量為水泥重量的4%。

3.3 煤倉下口硐室施工工藝

（1）煤倉下口硐室采用放震動炮、配合風鎬輔助刷擴的方式自上而下進行分段刷掘，直至反底拱的刷掘施工，然后進行反底拱U 型棚施工，最后澆筑C40 砼至漏煤嘴處。煤倉下口硐室錨網索噴支護參數與煤倉相同。

（2）反底拱36U 型棚支護參數。反底拱棚凈寬7000 mm，分為3 節棚，其中底拱棚采用三組Φ22 mm、L2500 mm 錨桿配合U 型卡進行鎖固，棚腿墻角處采用一組Φ22 mm、L2500 mm 錨桿配合U 型卡進行鎖固，每節棚棚腿按照間距800 mm鉆孔，采用6.2 m 錨索穿鉆孔對棚腿進行鎖固，每節棚腿施工鎖棚錨索3 根。

（3）C40 混凝土支護參數。在綁扎墻體外層鋼筋前鋪設好200 mm 厚聚乙烯泡沫板，Φ12～Φ28 mm 采 用HRB335 級 鋼 筋，Φ10 mm 鋼 筋 采 用HPB235 級鋼筋。 現澆C40 混凝土生產配合比（重量比）為水泥:砂:碎石:水=490:585:1140:215，水泥為P.O42.5 水泥，黃沙為中砂，碎石粒徑為16～31.5 mm，水灰比0.3。

3.4 井圈架設施工工藝

（1）腳手架搭設好后鋪設50 mm 大板，自下而上進行倉體36U 型井圈架設，井圈采用錨桿配合卡纜固定在倉壁上。

（2）36U 型鋼井圈支護參數。井圈設計半徑3850 mm，每圈由6 節36U 型棚梁組成，每節弧長4620 mm，搭接長度500 mm；井圈梁搭接處設2 道U 型卡纜；每圈棚梁上下間距450 mm；拉桿設6 道，每節棚梁中各一道；每節棚梁采用2 組錨桿配合U型卡纜進行固定，每組2 根，每圈共24 根錨桿，每節棚梁中2 組錨桿間距2000 mm。

3.5 煤倉鐵鋼砂鋼筋砼澆筑工藝

（1）澆筑模板采用4 個段高（每一模段高1 m），從底向上澆筑至第四模位置時，待下一循環倉體井圈架設及倉筒鋼筋綁扎已滿足4.5 m 段高后，拆除第一段高的模板，向上翻模施工，按照此循環直至施工至鎖口位置。

（2）鐵鋼砂鋼筋砼支護參數。倉體凈直徑7 m，凈斷面積38.47 m2，澆筑厚度為500 m；毛斷面積52.01 m2（其中：壁座段工程量3 m，毛斷面積52.01～83.93 m2，錨網索噴與井壁之間鋪設200 mm 厚的聚乙烯泡沫板），倉體下口一個溜煤孔周圈向倉體呈60°角斜面；倉體圈筋規格為Φ25 mm×250 mm，站筋規格為Φ22 mm×200 mm；鐵鋼砂混凝土強度等級為C40，配合比（重量比）為水泥:砂:碎石:水:NF 外加劑=520:892:1232:156:10.4，水泥為P.C32.5 水泥，鐵鋼砂粒徑為0.5～5 mm，鐵鋼石粒徑為16～31.5 mm，水灰比0.3；澆筑時采用連續澆筑，保證澆筑的一體性。

3.6 煤倉壁后注漿工藝

注漿鉆孔為Φ94 mm，注漿壓力為4 MPa。共布置26 個注漿孔，其中：1#～14#為豎直孔，布置在煤倉上口巷道底板，分內外兩圈，內圈孔與外圈孔錯開布置，孔深為11.37 m，內圈孔孔口間距控制在2 m 左右，外圈孔孔口間距控制在2.4 m 左右；15#～26#為斜孔，從煤倉上口巷道兩幫開孔，孔口間距500 mm。注漿鉆孔布置示意圖如圖3，注漿孔方位角、俯角及孔深見表1。施工時要嚴格控制鉆孔的方位角、俯角及孔深，避免鉆孔鉆進煤倉倉體，造成倉體的破壞。

圖3 西翼采區煤倉注漿鉆孔布置示意圖（mm）

表1 注漿孔參數表

4 結語

（1）通過創新改進煤倉常規施工工藝，采用反井鉆機先打溜矸井，有效解決了掘進施工中的出矸及排水問題，還為多種工序平行作業創造了條件，既使作業環境得到了改善，降低了勞動強度，還提高了工效。

（2）煤倉下口硐室采用高強度復合支護，保證了硐室支護強度，為保證煤倉的穩定性打下了堅實基礎。

（3）煤倉采用“錨網索噴+36U 型井圈+鐵鋼砂鋼筋砼+壁后注漿”的超強復合支護，保證了倉體的整體支護強度以及耐磨剛度，大大提高了煤倉抵抗煤矸沖擊的能力，使煤倉在使用過程中能夠抵抗不良作業環境帶來的各種損害，保證了煤倉的服務年限。