煤仓穿老巷施工技术研究与应用

田西勇 吕伦宝 管元峰

(山能新矿集团鄂庄煤矿)

煤仓穿老巷施工技术研究与应用

田西勇 吕伦宝 管元峰

(山能新矿集团鄂庄煤矿)

针对特殊条件下煤仓穿老巷施工，形成局部仓体自由块段，因无围岩段不受岩体支撑，对仓体自由块段支护结构、支护强度进行研究，确定支护参数，与老巷连接为一个坚固的整体，保证煤仓既能承受垂直压力又能承受横向压力，使煤仓施工适应于特定地质条件，减少矿建工程量，增加矿井经济效益，实现矿井煤炭连续转载运输、高度集中生产的目标。

煤仓穿老巷 永久支护 临时支护

按中轴及水平面的夹角不同，井巷式煤仓的形式一般为垂直式、倾斜式、混合式3种，断面常为圆形、拱形，少数为矩形。通常情况下将整个仓体全部布置在岩面支撑体上，为实体煤仓，仓壁与围岩形成一体，能保证煤仓的强度。煤仓穿老巷自由段块无岩体支撑，如何保证此段仓体支护结构、支护强度满足使用要求，目前仍处于探索阶段。

1 煤仓穿老巷施工技术原理

煤仓过老巷施工技术原理以《混凝土结构设计规范》、《钢筋混凝土筒仓设计规范》为理论研究基础，充分利用钢筋混凝土塑性好、强度高、各向同性强，能很好地承受动力荷载等特征，在煤仓过老巷自由块段受拉或受压时，保证仓壁横向正应变与轴向正应变绝对值的比值满足泊松比要求。通过按规范对钢筋混凝土配筋率及水平、竖向钢筋直径的缜密计算，采用双层钢筋骨架浇筑混凝土作为无围岩自由区段支护结构。为保证无围岩段仓壁与老巷顶底板连接坚固，无围岩段两端各嵌入老巷顶底板帮体1 m，上口采用50°斜面与煤仓连成一体，并打锚杆对其施加预紧力，主动支护两头，增强其整体性，确保穿老巷煤仓在服务年限内安全使用。

2 煤仓穿老巷施工方案

2.1 施工方法

采用钻爆法自煤仓上口扩孔。扩仓完毕后，浇筑混凝土作永久支护，混凝土厚0.3 m；煤仓无围岩区段采用钢筋混凝土浇筑，深入巷道顶、底、帮1 m，混凝土厚1 m。浇筑时严格按照由下而上的顺序施工，首先浇筑煤仓下口，再浇筑煤仓主体，浇筑时严格按巷道中心线布置碹胎及模板。

2.2 支护技术

临时支护：煤仓采用初喷作为临时支护。爆破后，用长把工具排除仓壁危岩悬矸，适量排矸后及时进行初喷，喷层厚度不小于30 mm，初凝20 min达到一定强度后进行支护。放炮前最大临时控帮距为1.4 m，放炮后最大临时控帮距为2.4 m。

永久支护：①扩仓时采用“喷锚网喷”支护，锚杆间排距按1 m×1 m布置,复喷厚度70 mm；围岩破碎时按间排距1.5 m×1.5 m沿水平线补打锚索加强支护。②煤仓浇筑混凝土作永久支护，混凝土厚0.3 m，在锚杆头(距仓壁不小于200 mm)处铺设一层钢筋网，再上一托盘，必须上满帽,钢筋网与锚杆盘采用10#铁丝捆绑牢固。③煤仓无围岩区段采用钢筋混凝土浇筑，仓壁内外布置水平、竖向钢筋，内外保护层为300 mm，钢筋混凝土总厚度为 1 000 mm；水平钢筋选用φ6 mm钢筋,垂直钢筋选用φ35 mm HRB335钢筋。

2.2.1 支护材料

采用φ22 mm×2 500 mm MSGLD-335金属全螺纹钢等强锚杆，120 mm×120 mm×10 mm方形铁托盘，采用2卷φ28 mm×330 mm MSK树脂锚固剂，锚固方式为加长锚。钢筋网使用φ6 mm钢筋或冷拔钢筋编织，网格尺寸为100 mm×100 mm,网格均匀，钢筋网直接用超长钢筋连接。

采用425#水泥，干净河砂作配料，下井前过筛，颗粒粗细均匀，含泥重量不大于3%；采用瓜子石作骨料，石子粒径为5～10 mm；浇筑石子块径为20～40 mm；速凝剂型号为J85，掺入量一般为水泥质量的2%～4%。喷淋水区时，可适量加大速凝剂掺入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入。

采用φ17.8 mm×6 000 mmⅡ级粘接式1×7高强度、低松弛钢绞线锚索，最低破断负荷为353 kN；采用5卷φ28 mm×330 mm锚固剂锚固，树脂锚固长度不小于1.5 m,设计锚固力为200 kN，涨紧预紧力为80～100 kN;托盘采用250 mm×250 mm×12 mm钢板制作;锚索外露长度不大于200 mm。

2.2.2 支护质量要求

(1)锚杆角度与巷道轮廓线及岩面夹角为90°，允许误差为±15°，使用2卷树脂锚固剂加长锚，风煤钻搅拌，煤层中锚固力不低于70 kN，岩石中锚固力不低于130 kN。定锚杆时，其搅拌时间为10～15 s，初凝5 min后，方可上托盘，旋紧螺母。

(2)锚杆构件完好，安装牢固，锚杆托盘紧贴岩面，接触面不小于70%，锚杆螺母不得松动，每个螺母拧紧力矩不小于400 N·m；锚杆外露200～300 mm。

(3)喷射混凝土前必须清洗岩帮，清理浮矸，喷射均匀，无裂隙，无“穿裙、赤脚”。喷射过程中应根据出料量的变化，及时调整水量，保证水灰比准确，使喷射的湿混凝土无干斑，无流淌，粘着力强，回弹料少。

(4)钢筋网必须紧贴巷帮，拉紧压实，用超长钢筋每隔200 mm扭结一处，不小于1.5圈，严禁出现空帮现象。

(5)初喷砂浆厚30 mm，灰、砂配比为1∶2(按体积)；复喷灰、砂、石子的配比为1∶2∶2，水灰比为0.4～0.45，喷射混凝土强度为C18，要求表面平整，喷射工作结束后，必须进行洒水养护。

2.3 浇筑技术

首先在扩孔后孔壁两侧用砖及水泥砂浆垒砌成“三七墙”，封闭巷道，墙体厚度不小于30 cm，墙体必须垒砌在硬底上，周边与巷道接触密实。在仓壁向里0.3 m扎钢筋网，钢筋网采用HRB335普通钢筋，水平钢筋采用φ6 mm钢筋，搭接长度不应小于1.5 m，接头位置错开布置，错开距离水平方向不应小于1 m，在同一竖向截面上每隔3根钢筋允许有一个接头；垂直钢筋采用φ35 mm钢筋，搭接长度不应小于1.2 m，接头位置错开布置，在同一水平截面上每隔3根钢筋有一个接头，在竖向方向的内外2层钢筋之间每隔0.6 m采用φ6 mm钢筋将相邻4根竖向钢筋连接在一起。浇筑时在煤仓壁北、南预埋3根6寸PE塑料管，一并浇筑在煤仓壁内，外露长度不小于0.3 m，高度距底板不小于1.5 m，为原老巷通风。

浇筑质量要求：①模板距中心线周边误差为0～30 mm；②模板接缝宽度不大于3 mm;③混凝土体无缝隙、蜂窝、孔洞、漏筋现象；④混凝土体2 m范围内表面平整度不大于10 mm；⑤钢筋网安设位置允许偏差，间距为±20 mm，排距为±10 mm；⑥局部(高1 m、1/10周长范围内)浇筑厚度误差不小于设计厚度30 mm；⑦钢筋网使用φ6 mm钢筋编织，网格尺寸为100 mm×100 mm；⑧浇筑混凝土强度为C30，厚300 mm，混凝土配比为1∶1.15∶2.85(水泥∶砂子∶石子)，浇筑混凝土与岩体必须充填密实。

2.4 煤仓水处理技术

煤仓施工中，敷设一根2寸塑料管，巷壁出水时，首先在出水处打一深度不小于1 m的放水眼，然后预埋塑料软管，将水统一引至2寸塑料管内，喷浆时一起喷至巷壁，塑料管下口露出煤仓不小于300 mm。

3 应用效果

四采区煤仓位于煤仓通道以东，四采轨道下山以西，F30断层以北。煤仓上口位于矿井西翼回风斜巷中#导线点以北13 m处，标高为-517.8 m，下口位于四采运输大巷3#导线点以西62 m处，标高为-535.1 m。煤仓自上口向下施工6.5 m将揭露原四采运输大巷，施工11.2 m穿过该巷道。

四采煤仓穿老巷施工既保证了原巷道正常通风，又节省施工运输联络巷110 m，减少一部80D皮带的投入，共节省矿建经费169.5万元。

4 结 语

通过确定煤仓过老巷自由区段支护结构与老巷顶底板连接固定方式，使无围岩自由块段仓体与老巷顶底板成为一个坚固的整体，保证了煤仓在服务年限的生产需求。煤仓位置的选择不必考虑煤仓主体是否穿老巷等客观条件，减少巷道工程量，便于设计施工，适用于煤矿井下煤仓穿老巷各项施工工程。

2015-05-18)

田西勇(1968—)，男，工程师，271122 山东省莱芜市莱城区，