深部巷道大围岩应力下煤仓施工技术研究

孙淑光 等

摘要：随着煤矿开采深度的不断加深，深部巷道支护困难已经成为阻碍矿井生产建设的一大难题，尤其是施工深部煤仓及硐室，因为煤仓及硐室这些工程要求的支护强度较一般巷道要强，工程建设好后，使用寿命较长，正确的施工方法及支护结构的选择将对支护强度起到决定性作用，通过小反井导硐、注浆及钢筋混凝土支护，减少了对周边围岩的破坏程度，增加了支护强度，合理的支护方式及施工方案的选择将对施工过程中的质量及安全，甚至是在以后使用过程中的变形维修工作量起到决定性作用，同时，复合支护增加了支护强度，提高了巷道使用寿命。

关键词：煤仓施工 混凝土浇筑 反井导硐 刷帮 锚网喷支护

1 概况

31采区煤仓位于八矿南翼地区，标高在-531.2～

-516.1之间。31采区煤仓中心位于3105运煤上山

中心向北偏移2000mm与-520辅助水平大巷中心向左帮偏移1710mm交叉点处。仓体为圆柱形，上、下锁口为圆变断面，仓体净Φ5m，上锁口Φ3m，下锁口Φ1m，煤仓垂深11.3m。

2 煤仓施工方案

当煤仓开始施工前，由地测科负责把煤仓上口和下口的煤仓中心线标出，以后施工时，验收员按照地测科给出的中心线引入，画出煤仓开挖轮廓线，然后掘进作业。

2.1 施工方案

①首先采用反井钻机在煤仓上口从上往下钻一个Φ300mm大小的导向孔，然后再从下而上用大钻头扩刷成一个Φ1200m的流矸孔。②采取爆破及风镐、手镐刷帮方法，从上往下开始利用光面爆破法扩刷至设计尺寸，扩刷至设计尺寸后进行锚网喷支护，锚网喷支护后进行钢筋绑扎，最后立模浇筑混凝土。破岩时采用反井钻机钻一个直径为1.2m的流矸孔出矸。扩刷时采用“三八”工作制，两班扩刷，一班锚喷。③从上向下施工至距下锁口3m时，开始对下部巷道进行扩修，扩修至设计断面，锚网喷支护并安装工字钢，下部扩修结束后再进行锁口施工。

2.2 施工方法及步骤

①扩刷帮、临时支护。从上往下进行刷帮，采用一炮一支护（即刷帮一炮1m左右，巷道刷至设计尺寸后，按规定700mm×700mm间排距打锚杆、挂网，再喷射混凝土临时支护）。扩、刷帮时，必须在煤仓中心流矸孔上搭设好工作台板（工作台板用100mm厚松木板制作）。刷帮至设计断面要求后进行锚网初喷支护。②出矸。放炮后矸石通过煤仓内直径1200mm的钻孔流出，利用扒岩机将矸石装车。③混凝土浇筑。因煤仓设计为钢筋混凝土浇筑结构，当刷帮结束后，就开始绑扎钢筋、稳模浇筑。先进行绑钢筋，然后支模板，最后施工混凝土。绑钢筋期间，先绑外圈主筋，然后绑外圈辅筋，其次绑内圈主筋，最后绑内圈辅筋，总体由下往上绑；绑钢筋采用16#铅丝双股捆绑。主筋、辅筋规格为Ф18mm，主筋间距200mm，辅筋间距200mm，内筋与外筋间距为350mm，内筋与外筋连接采用Ф8mm的钢筋加工成两头带弯钩进行连接。打混凝土期间，由施工单位将加工好的模板固定在预定位置，固定模板由下往上固定。（附图：钢筋布置示意图）

施工顺序：找平工作面-绑扎钢筋-稳模-浇筑混

凝土-拆模-洒水养护。

2.3 施工工艺

①掘进班：交接班安全检查→抡尺定位→打眼→装药放炮→敲帮→攉空掌子面→出碴→清理验收。②成巷班：交接班检查→抡尺定锚杆眼→打安锚杆、挂网→刷底根→掺料喷浆→清理回弹料复用→清理验收。

3 施工规格尺寸及支护结构

规格尺寸及支护结构：①煤仓上锁口规格尺寸：净直径×高度=Φ3m×2.3m。②煤仓主体规格尺寸：净直径×高度=净Φ5m×5.14m。③煤仓下锁口规格尺寸： 净直径×高度=Φ1×3.5m。煤仓支护结构：锚网喷、注浆加钢筋混凝土支护，锚杆采用Φ20×2200mm的树脂锚杆，间排距700×700mm，金属网采用Φ6mm点焊网，喷浆厚度150mm，砼标号C20。仓体及下锁口钢筋布置：采用双层钢筋，两层钢筋间距350mm，钢筋保护层厚度50mm，纵筋、横筋均采用Φ18mm的钢筋，间排距200×200mm，内外层钢筋用Φ8mm的钢筋固定牢固，每个网格用绑丝绑扎牢固，钢筋的搭接长度不得小于35d，弯钩长度不得小于6.25d；混凝土厚度450mm，混凝土比例，水泥：沙子：石子=1：2：2.5，水泥采用425#水泥，石子直径为15～20mm，砼标号C30。注浆孔间排距：1×1m，孔深2m。注浆孔采用风钻打眼，孔径Ф45mm，孔口注浆管采用钢管，孔内采用钻孔钢管，采用水泥浆，水灰比为1：0.5-1，添加剂掺入量为水泥重量的5%。④信号硐室规格尺寸：净宽×净高×净深=2000×2000×4000mm。巷道特征：直墙半圆拱型。信号硐室支护结构：采用锚网喷支护，锚杆间排距700×700mm，每排11根。锚杆长度L=2200mm，Φ20mm。金属网采取Φ6mm点焊网，网片规格：1500×800mm，网孔100×100mm。混凝土喷厚150mm，混凝土强度C20。硐室及交叉点的牛鼻子要用金属网加钢筋梯包好打上锚杆后再喷浆，防止受压变形。⑤煤仓下口需挑顶，扩刷成矩形断面（平顶）。

4 破岩方式及爆破作业

①巷道采用钻眼爆破的方法破岩，采用连续正向装药，串联连线，全断面一次爆破。当巷道围岩松软、破碎时，应增加周边眼与巷道轮廓预留，减少装药量，爆破后采用风镐、手镐刷帮的方式将帮部刷至设计尺寸，确保巷道成型。②爆破器材、爆破材料采用煤矿许用乳化炸药，煤矿许用毫秒延期电雷管1～5段，FD200L（A）煤矿用电容式联锁发爆器。

5 安全技术措施

5.1 井壁危石管理

①严格执行敲帮问顶制度，即利用专用找顶工具去敲击巷道周围已经暴露而未加管理的岩石、煤壁，使其发出回音，来探明四周围岩体内部是否松动、断裂和离层。②施工过程中，若发现煤仓井壁有大块聋石、危石又无法凿掉时，必须对其进行临时加固，处理人员要站在危石侧面，选好退路，并设专人观察周围岩石情况，发现不安全因素，及时提醒施工人员，并进行處理。③岩石比较软时，放炮后，先进行初喷浆30mm，及时封闭岩石，防止风化脱落。④井壁岩石破碎时，缩小锚杆间排距为0.6m×0.6m。

5.2 防坠落安全措施

①煤仓从上向下扩刷时，仓口必须设置护栏，护栏距仓口的距离不小于1m。直径1.2m的流矸孔必须用架板棚严，以保证施工人员安全。②自上向下扩刷深度3m范围内，人员上下采用1.5寸钢管制作的梯子上下，梯子上端固定采用钢丝绳连接在巷帮的专用锚杆上，必须固定牢固。人员上下前必须用架板先将流矸孔棚好，确保安全后方可上、下人员。③人员上下煤仓时采用软梯，软梯固定在煤仓上平台巷道帮的专用锚杆上。每班安排专人对软梯、滑轮、3105运煤上山煤仓上口的顶板支护等进行检查，发现问题及时处理。

5.3 防止片帮安全措施

①煤仓上口前3.5m采用松动爆破与风手镐配合扩刷，3.5m后煤仓从上向下扩掘时循环进尺控制在1m，爆破按图表进行抡尺定位，以减少对围岩的破坏。②施工人员必须将井壁上的活碴聋石及时凿掉。如凿不掉必须打锚杆临时支护，确保施工安全。③需打混凝土段必须先打锚杆、挂网，支护达到设计要求后再立模浇注混凝土，只有混凝土浇筑完毕后方可继续向下扩掘。④井壁永久支护距仓底岩面最大空帮距离不得超过1.2m，每循环锚杆必须将钢筋网压紧并扣扣相连。⑤上班没有按规定喷浆达不到设计要求，下班严禁放炮作业。喷浆时最下端一排锚杆严禁喷浆。

5.4 支护安全技术措施

①浇注混凝土时必须按设计固定模板，验收员必须找中线并观察壁厚是否达到设计要求，否则必须处理，模板接茬要严密，防止浆液外流。②掺料时必须在准备的专用铁板上进行。所用大石子必须用水冲洗，河沙要干净无杂物。水泥标号不得少于425#，并严格按比例掺料，浇注时使用震动棒，验收员作好浇注记录。③浇注混凝土严禁使用速凝剂，确保工程质量。④输料时采用6寸钢丝带向下输料。上、下必须联系好方可下料，以防堵管。⑤输料管的联接处使用专用卡子卡紧，并用铁丝拉紧，以防断裂伤人。⑥混凝土浇注：浇注前先检查模板的位置、标高、截面尺寸是否与图纸相符。模板的支撑是否牢靠，拼缝是否紧密，以防变形、漏浆。浇注时应进行振捣。浇注时应旋转进行，并注意胎模稳定状况。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短。浇注完毕需拆除模板时的间隔时间应不小于24小时，拆模板时井壁表面如有缝隙应及时处理。

5.5 处理流矸道堵塞安全措施

①仓内施工人员必须与仓底出矸人员相互联系好，待仓内架板安好后，仓底出矸人员方可将流矸孔内矸石出净。②放炮后仓内人员未将架板安装好，严禁仓底人员出矸防止人员坠入流矸孔内。③严格按爆破图表打眼爆破，以防出现大块矸石。④处理流矸道堵塞时人员严禁站在流矸道正上方，以防突然疏通人员掉入。⑤处理时人员必须佩带保险带，保险带为高挂低用。⑥处理时只准用长尖钎或水冲从流矸道上方处理，严禁人员从流矸道下方处理。

6 结语

煤矿煤仓施工是煤矿生产建设过程中的重要环节，因为煤仓使用时间较长，前期支护选择不合理，会给以后的后期维修带来很大的困难及资金投入，影响安全生产，且以往的方法在煤仓施工过程中存在的安全隐患太多。本文通过对煤仓支护方式及施工方案的探讨，合理的选择了先反井钻机导孔，在刷帮至设计断面最后进行永久支护的施工方案，通过此方案施工，有效消除了在施工过程中产生的隐患，保证了工程质量，为类似的煤仓施工提供了经验。

参考文献：

[1]刘潇，徐西春，张霞.煤仓施工工艺创新及应用[J].山东煤炭科技，2013（01）.

[2]王绪成，曹福辉，李思标.新型煤仓施工技术浅谈[J].煤炭工程，2007（04）.

[3]孙建矿.高河煤矿2号煤仓施工技术[A].矿山建设工程技术新进展——2009全国矿山建设学术会议文集（上册）.2009.

作者简介：

孫淑光（1986-），男，河南延津人，助理工程师，现从事开拓技术管理工作。