软岩破碎带大断面煤仓装载硐室施工技术

张冰

【摘要】大断面装载硐室位于软岩及破碎带内，施工难度较大。通过合理选择设计方案和施工方法，精心组织，保证安全快速施工，节省工程投资。

【关键词】大断面硐室；软岩；破碎带；支护设计；施工。

【中图分类号】TD354 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0291-01

1、工程概况

丰源煤矿位于水城县比德乡境内，原设计生产能力为15万吨/年，通过综采技改，目前生产能力达到60万吨/年。矿井采用斜井开拓，布置有主斜井、副斜井、回风斜井三条井筒，划分为一个双翼采区和一个单翼采区进行开采。由于受原矿井运输系统制约，不能发挥矿井产能，综采技改时在1315运输石门与主井筒+1260m处施工一井下煤仓，用于上层32号煤储煤运输。煤仓高度55m，倾角81°，断面积50.24m2，容量4000t。

2、煤仓装载硐室的施工

煤仓装载硐室位于主井筒下部，由于所处地层位于主采煤层底板软岩段F3断层破碎带，岩性工程地质条件极差，并和主井井筒井底车场同时施工，硐室跨度大。施工过程中发生严重冒顶事故，根据现场地质条件，及时变更了原有设计的技术参数和支护形式，从而保证了硐室的安全迅速施工。

2.1 装载硐室原设计概况

装载硐室工程，设计布置在主井井筒内475米处，硐室断面为矩形，硐室长度为5米，与给煤机硐室连接，净宽度为5.2米，高度为8.4米。支护形式墙体采用钢筋砼结构，顶板采用28b工字钢浇注砼支护，工字钢间距0.4米。

2.2 工程地质条件

根据主井井简施工实际揭露情况，该硐室位于33号煤层的底板，并处于F3号断层的破碎带边缘。

2.3 软岩力学性质分析

根据贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心提供的《贵州省水城县比德丰源煤矿生产地质报告》对33号煤层底板岩石物理力学性质测试结果，煤层底板岩石自然状态单轴抗压强度全部小于15MPa，软化系数0.24～0.60，遇水易软化、膨胀，稳定性差（表1）。煤层自然状态单轴抗压强度为2.7MPa～9.1MPa，切割阻力小。

2.4 施工方案的选择

2.4.1 现场施工情况

在主井井筒下部施工到装载硐室位置时，准备与装载硐室同步施工。由于工程位置处于断层破碎带边缘，施工时出现涌水现象，造成施工进度很慢。在井筒部位施工3米时，进行装载硐室开门施工，由于该硐室的顶板处在33号煤层的直接底板下，在硐室刚进行开门掘进施工，便发生了冒顶事故，冒落高度近5米，宽4米，深2米。局部对井筒产生了破坏，危害较大。

2.4.2 设计参数和支护方案的变更

结合现场实际情况，对原设计进行了修改。修改后硐室断面为三心拱形，顶部采用36U形支架浇注砼，支架间距0.5米。支架立腿1.5米，架设在钢筋砼结构的墙体上。硐室支护砼厚度为0.4米。顶部冒顶部分采用浇注砼和注浆进行充填。装载硐室段的井筒部分采用小模板进行施工，以保证硐室和井筒的完整连接。

2.4.3 施工方案的选择

由于硐室高度为8.4米，原施工方案为井简部分采用3.0米大模板浇注砼施工，硐室部分采用锚网喷临时支护，顶部加打锚索，最后进行一次性浇注砼。结合现场实际情况，因发生冒顶，且进入了断层破碎带，原施工方案难以实施，因此硐室及井筒部分施工采用短段掘砌施工。井筒采用1.0米小模板进行施工。段高确定为2米。首先将已经掘进的井筒部分施工完成，以防止上部井筒破坏，然后进行装载硐室上部施工。硐室上部采用短掘短支施工方法，顶板采取穿楔的方法，控制顶板继续冒落。

2.4.4 施工控制

对已经掘进完成的井筒段进行清理浮矸，并用沙袋将硐室开门处挡严，防止顶部矸石落入井筒。然后对井简段进行绑筋浇注砼，完成井筒部分施工。

对装载硐室上部仍采用短掘短支的施工方法。首先撤掉开门处沙袋，清理后架设一架u型支架，支架拱顶部分采用0.8～1.2米长2时密集铁管做穿楔，以防止顶部继续冒落，同时与上部井壁结实。然后向前清货，底部用风镐掘进，进0.5米后立即架设第二架支架，及时封住顶板。按此方法向前推进，过冒落区后仍采用风镐短段掘进，及时架设支架，直至硐室段完成并进入给煤机硐室3米停止施工，采用锚网喷封闭工作面。施工中采用锚杆将u型支架腿部固定在硐室两帮上，未冒落段支架顶部采用两根8米长锚索加固。

支架架设完成后，按设计尺寸对硐室顶部进行支模浇注砼，完成上部施工。

在完成硐室上部施工后，对井筒及硐室下段仍采用短段掘砌，段高未2米。采用风镐掘进2米后，即进行帮扎钢筋，架设模板，浇注砼支护。由于受破碎带涌水影响，施工时在井筒中间导洞，集中排水，加快施工进度。

在每个段高施工中，掘进时在该段高底部超出设计尺寸0.3米，高度在0.5米左右，作为每段段高的壁坐，以保证安全和施工质量。

硐室施工完成后，对顶部冒落段进行浇注砼充填。在硐室上部井筒段用风镐支出浇注砼洞口，充填砼，对充填不严和有浮矸处进行打眼注浆加固。

3、安全和经济效益

3.1 该硐室及井简段于2010年11月份开始施工，扣除各种影响因素，施3232期为40天，工程质量达到优良，未出现任何安全事故。在软岩破碎段施工大断面硐室获得成功。

3.2 通过该硐室的施工，成功的积累了经验，在装载硐室相连的给煤机硐室施工中，也将原来的矩形断面顶板工字钢砼支护，更改为三心拱形断面u型钢支架砼支护，减小了施工难度，保证了安全快速施工，取得了很好的效果。在水平上山上部采区绞车房施工过程中，由于绞车房所处层位和岩性与主井箕斗装载硐室基本一致，亦处在33号煤层底板软岩之中，且断面高度和跨度较大（6300mm×4720mm），通过借鉴该硐室施工经验，施工揭露软岩控制效果较好，绞车房施工十分顺利，没有发生任何质量事故，施工工期仅用了16天，工程质量经综合验收达到优良。

3.3 该硐室施工完成后，经审结的造价为795909元，加上冒顶的隐蔽工程和注浆加固费用118033元，共计913942元，比按原设计和原施工方案施工所做的预算1244421元，节省投资330479元。

4、结束语

装载硐室经过二年多的使用，采用变更后的方案施工的膨胀性粘土段巷壁和大断面、大跨度硐室未出现任何质量问题，多项技术指标均符合有关标准规定。通过借鉴该硐室施工经验，后续施工的给煤机硐室和采区绞车房，使用时间也二年之多，使用过程中通过岩移观测，没有发现硐室顶板或帮部变形，并且在矿井单项工程验收过程中，三项工程质量均达到优良。说明装载硐室采用的技术参数、支护方式、施工方案和控制措施在相同软岩地质条件下，大断面、大跨度同类硐室施工时，是值得参考和借鉴的。