锚栓锚固锰钢板衬砌在储矿仓支护中的应用

赵海明,李建奇

(中冶集团华冶资源开发有限责任公司北票项目部, 辽宁北票市 122104)

锚栓锚固锰钢板衬砌在储矿仓支护中的应用

赵海明,李建奇

(中冶集团华冶资源开发有限责任公司北票项目部, 辽宁北票市 122104)

储矿仓在矿山储矿、保证矿山正常生产等方面起到十分重要的作用。在保证其实用性的前提下,采用结构简单合理的锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式可以降低成本,缩短施工工期,质量上可靠,安全上也有保证。

储矿仓;锰钢板;挂靠初砌支护;锚栓锚固支护

0 前 言

储矿仓在矿山储矿、保证矿山正常生产能力等方面起到了极其重要的作用,是矿山的瓶颈工程,设计单位在其支护上采取了比较复杂的支护形式,以保证其实用性,由于支护的复杂性,使得施工难度大大增大。

在保证储矿仓实用性的前提下,对施工企业来说,希望寻找一种经济、实用、快速、安全的支护形式。辽宁省北票保国铁矿铁蛋山矿区储矿仓原设计采用比较复杂的锰钢板挂靠支护形式,存在着很多的不合理,施工上工艺环节多,施工过程中存在着很大的安全隐患。为克服设计、施工及其使用上的不足,改变原设计支护形式,采取锰钢板锚固衬砌支护形式是比较合理的,不但增加了其实用性、耐久性,还节约了成本,加快了施工进度,减少了工艺环节,质量上得到了保证。

1 锰钢板挂靠衬砌支护形式

保国铁矿矿蛋山矿区原矿石仓正常段设计净直径6.0m,变断面段高5.05m,正常段通过矿仓变断面段与下溜口连接,其支护厚度和支护结构与正常段相同,采用C25混凝土支护,支护厚度400mm,支护结构由矿仓中心向外分别为:锰钢板,H型钢,200 mm厚单层钢筋混凝土,结构件之间的联接为:锰钢板挂靠在150mm×150mmH型钢上,H型钢通过规格为直径×长度=Φ24mm×1.0m的锚杆与螺母固定在混凝土上,如图1所示。

原设计正常段每块锰钢板重94.158kg,变断面段锰板钢重量在94.158～243.512kg,锰钢板总块数1236块,锰钢板总重量118494.126kg。

图1 锰钢板挂靠支护

2 锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式及特点

储矿仓基本结构尺寸及混凝土标号,支护厚度同原设计。支护结构由矿仓中心向外分别为锰钢板、双层钢筋混凝土、锰钢板通过锚栓锚固在混凝土里,如图2所示。

图2 锚栓锚固锰钢板支护

锚栓规格为直径×长度=Φ28mm×350m,锚栓一头加工成扩大头,扩大头直径为Φ48mm,长度为30mm,护大头与杆体之间为25mm长度的圆台,可以直接锚固锰板,见图3。锚栓直接浇注在混凝土中,锰钢板与混凝土之间是混凝土充填物,锰钢板通过锚栓锚固与混凝土紧密接触,见图2。

锰钢板上设计有3～4个锚栓孔,锚栓孔正面直径为Φ52mm,深度为35mm,背面设计有锚栓杆体导向体,导向体外径为Φ110mm,内径为Φ32mm,高度为35mm,锰钢板正面容纳锚栓扩大头的孔比锚栓扩大头大5mm,避免了矿石对锚栓的磨损。锰钢板上的锚栓孔可以兼作吊装孔用;其结构尺寸见图4。

图3 锚栓

图4 锚栓孔结构尺寸

正常段每块锰钢板重493.608kg,变断面段锰板钢重量在139.981～306.15kg,锰钢板总块数289块,锰钢板总重量118494.126kg,锰钢板单体重量增加了,但总重量没变,而且块数减少了近2/3。

3 锚栓锚固锰板钢衬砌支护施工工艺及特点

锚栓锚固锰钢板支护开工前需布置作好提升系统和通信系统,制作封口盘、溜灰系统、井下操作平台等。

施工工艺环节是:绑钢筋(双层)→安装锰钢板→浇混凝土。

(1)绑钢筋。掘进储料仓断面验收合格后进行绑钢筋施工。下放中心线,由井口标高确定变断面上口位置,在中心线上作标记,由下溜口确定变断面4个面的方位,以净断面为基准面进行拉线,在上口4个角拉线,上口4角与对应的下溜口4角拉线,大样放好后,进行绑钢筋,下层钢筋到锰板上面距离为350mm,下层钢筋与岩面用钢筋支架;上层钢筋到锰板上面距离40mm,两层钢筋之间的间距为150 mm,上下层钢筋用横筋连接,变断面双层钢筋一次性绑完。对正常段,先下放矿仓中心线,用中心线控制里外层钢筋半径,先绑外层,后绑里层;圈筋按设计长度焊接搭接,立筋按设计长度绑扎搭接;里外层之间通过连接筋进行联接。

(2)安装锰钢板和锚栓。变断面段的锰钢板安装,要按绑钢筋中的规定先用线绳放大样;正常段的锰钢板安装,要下放矿仓中线来控制锰钢板安装的净半径。安装变断面段锰钢板时,每层锰钢板先安装边角异型锰钢板,再安装非异型锰钢板。吊装锰钢板时,井下人员站在安装地点,当锰钢板接近目的地时,及时通知井口人员,井口和井下人员必须用信号联系,根据锰钢板背面到岩面的实际距离,加工不同长度的钢筋作为支撑钢筋,钢筋直径为Φ18mm,将钢筋焊接在锰钢板上,每块锰钢板至少焊接4根钢筋,并将支撑钢筋与主体钢筋焊接在一起;将锚栓窜过锚栓孔,并将锚栓与主体钢筋焊接在一起。每层锰钢板安装完后,检查净断面是否达到设计要求,合格后,锰钢板与锰钢板之间从正面用Φ16mm连接钢筋焊在一起,上下焊两层,等浇注的混凝土凝固24h后,再将连接钢筋用电焊取下。

(3)浇注混凝土。每安装完一层锰钢板就开始浇注混凝土,混凝土应浇到离锰钢板上沿100mm处,便开始安装上层锰钢板。在地表搅拌站按设计配合比搅拌混凝土干料;在井下井口安装一台搅拌机,加水搅拌;由人工将搅拌好的混凝土料铲入入料口,通过溜灰管送至浇注地点,沿锰钢板一圈均匀浇注,浇到够一层时,井下人员及时通知井口停止下料;用两台振动棒对称振捣混凝土,不得漏振和过振,振捣完,由井下人员及时通知井口人员准备下料开始浇注下一层。

(4)质量控制。每道工艺施工时必须用中线和测量放样线进行控制;主箍筋钢筋距离误差控制在±10mm,内外层钢筋距离误差控制在±20mm,钢筋搭接差误不超过±20mm,内外层钢筋半径误差不超过±20mm;锰钢板净断面半径误差为0～+20 mm,锰钢板之间错台控制在±5mm;锰钢板支架钢筋及连接钢筋必须和锰钢板接牢固,锚栓必须和内外层钢筋焊接牢固;混凝土坍落度控制在40～60 mm;混凝土试块每浇注50m3至少制作一组混凝土试块,试块28d强度合格率100%;浇注混凝土分层厚度不超过300mm;振捣混凝土覆盖面100%。

4 安全措施

(1)作业人员必须佩戴安全带;安全带必须拴在牢固的构件上,每次使用前必须检查,发现损坏时,必须立即更换。乘双层吊盘或在双层吊盘上作业时,必须系好安全带。

(2)溜灰管、溜灰节必须固定牢固。

(3)每班必须检查提升系统各部件的连接、声光信号及通讯装置、钢丝绳及绳卡、风水管接头等是否完善牢固,如有损坏或故障,要及时处理后方准作业。

(4)井口上面的废石、杂物等须及时清除,以防坠落伤人。

(5)钢筋如工等工作应在地面进行,起吊钢筋、脚手架、锰钢板时,规格必须统一,不准长短参差不一,下放锰钢板每次只能下放一块。

(6)操作前,需检查电焊机、电源开关及线路是否良好,金属外壳应有安全可靠接地或接零,进出线应有完整的防护罩,严禁暴露。

(7)施工期间应保证通风畅通。

(8)焊割点周围和下方应采取防火措施,并应指定专人监护。

5 两种支护形式的比较

(1)锚栓锚锰钢板衬砌支护主要施工环节有3个。直接用锰钢板作模板,从而节省了模板费用,还节省了支模和拆模的时间;取消了H型钢,无需锚杆施工以及安装H型钢,从而节省了时间和成本。

(2)锚栓锚固锰钢板衬砌支护采用厚度为340 mm的双层钢筋混凝土,质量上得到了保证,提高了矿仓的耐久性。

(3)锚栓直径为28mm,提高了锚栓的抗剪力。

(4)厚度为60mm的锰钢板比厚度为50mm的锰钢板其耐磨性要高。

(5)锰钢板通过3～4根锚栓锚固,提高了锰钢板的稳固性。

(6)锰钢板通过锚栓导向体与混凝土浇注成一体,增加了锰板板的牢固性。

(7)效益分析。以原矿仓为例。锚栓锚固锰钢板衬砌支护的施工工期为30d,而锰钢板挂靠衬砌支护工期需51d,可减少工期21d。锚栓锚固锰钢板衬砌支护的成本47.19万元,锰钢板挂靠衬砌支护成本为74.43万元,可节省费用27.24万元。

由以上比较可知,采用锚栓锚固锰钢板衬砌支护具有支护结构简单,成本低,施工工艺环节少,质量上有保证,安全上可靠等优点。

6 结 论

保国铁矿原矿仓上采用锚栓锚固锰钢板衬砌施工总工期29d,2008年8月份正式投入使用,使用1 a来,原矿仓状况非常好,说明锚栓锚固锰钢板衬砌应用非常成功,实践证明,储矿仓采用锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式,结构简单合理,施工工艺环节少,施工工期短,成本降低,质量可靠,安全有保证,可以在类似工程支护形式上推广应用。

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2009-08-24)

赵海明(1970-),男,河北邯郸人,工程师,主要从事采矿及井建技术管理工作,Email:zhhm1205@126.com。