复杂条件下的煤仓快速施工创新与应用

桑洪伟

（临沂华建建设集团有限公司，山东 临沂 276017）

郭屯煤矿2010年3月投产，自投产后由于各回采工作面早班检修，中夜班集中生产，导致主井提升三班不均衡，中夜班提升压力极大，严重制约回采工作面正常生产。针对此种情况，对矿井采掘系统重新进行优化，在各采区部署采区煤仓，将缓解主井提升和采区原煤生产运输压力提到日程。

在各采区部署的煤仓中，四采区煤仓作为采掘系统优化后的第一个工程，因其施工环境复杂，技术要求高，施工难度大，工期紧张而成为矿重点工程。

施工单位在施工中科学、合理优化施工工序与工艺，采用新设备和创新技术，安全、优质、高效地完成了四采区煤仓施工，为今后煤矿井下煤仓施工提供了经验。

1 工程概况

四采区煤仓施工主要包括仓顶硐室、煤仓、仓底硐室，工期为60d。

四采区煤仓由于受前期矿井开拓部署影响，其相对位置较为复杂，给煤机硐室位于矿井主运胶带巷内，要在不影响矿井主运胶带输送机运行的情况下施工给煤机硐室；四采区煤仓仓顶硐室位于四采区胶带巷下方，煤仓上口距四采区主运胶带输送机仅4m，施工煤仓时不能够影响四采区主运胶带输送机运行。

煤仓剖面如图1所示。

图1 四采区煤仓剖面示意图

2 煤仓各项技术参数

煤仓：上锁口高度2m，净直径5m；仓颈高度1.5m，净直径由5m过渡为7m；仓身高度16.5m，净直径7m，下缩口高度为5m由净直径7m的圆形过渡为长1.35m，宽为1.1m的矩形断面。锚网索喷+砌碹支护，锚杆为Φ20×2400mm的高强螺纹钢，间排距为800×800mm，锚索为Φ17.8×6000mm的钢绞线，间距1600×1600mm；沿仓壁敷设φ8mm钢筋焊制的金属网；喷射混凝土为砼C20，喷厚100mm；双层Φ18mm螺纹钢筋，浇筑混凝土强度为C30，浇筑厚度400mm。下缩口在锚网索喷+砌碹的基础上焊制耐磨锰钢板。

给煤机硐室：长度12m，净宽5.2m，净高4.2m，锚网索喷+砌碹支护，支护方式同仓身。

仓顶硐室：宽度6m，高度3.5～5.5m，长度为10m，锚网索喷+砌碹支护，支护方式同仓身。

3 总体施工方案的选择

因工期紧张，优化后施工方案如下：

（1）仓顶硐室和仓底硐室平行作业；

（2）完成仓顶硐室施工后进行反井钻施工导硐；

（3）导硐施工完毕后按照从上向下的顺序进行煤仓扩刷，扩刷4m后使用32a工字钢和厚度为10mm的花纹钢板进行煤仓封口并留出挖掘机出入口；

（4）煤仓扩刷8m后，仓顶硐室砌碹和煤仓扩刷同时作业（爆破时停止仓顶硐室砌碹）；

（5）煤仓扩刷完毕后按照从下向上的顺序进行给煤机硐室砌碹施工、焊接下缩口耐磨锰钢板、煤仓钢筋混凝土砌碹施工。

4 煤仓施工方案的选择

（1）仓顶硐室。为防止爆破对仓顶硐室上部巷道的破坏，仓顶硐室使用综掘机进行施工，局部断面用风镐进行扩刷。

（2）仓身。仓身使用炮掘进行扩刷，扩刷后及时进行锚网索喷支护。

（3）仓底硐室。因仓底硐室位于矿井主运胶带巷内，无法使用机械化设备，采取爆破扩刷、挑顶。

（4）胶带输送机防护。①煤仓仓顶硐室上部胶带输送机防护。在仓顶硐室内距煤仓上口3.5m处安装30#工字钢和12#矿用工字钢防护架，工字钢形成矩形方格（长为600mm，宽为400mm），再在工字钢下方覆以菱形金属网和废旧胶带用以防止爆破时矸石崩坏上部胶带输送机和减少爆破冲击波对上部胶带输送机的破坏。②给煤机硐室处矿井主运胶带输送机防护。使用12#矿用工字钢对给煤机硐室及附近区域进行架棚防护（为便于安装、拆卸工字钢架棚，所有工字钢连接均为插接），再覆厚度为150mm的坑木和废旧胶带用以防止爆破时矸石对矿井主运胶带输送机的破坏。

（5）施工机械的选用。影响本次煤仓施工的主要工序为爆破打眼、出矸和混凝土的搅拌和输送。综合分析煤矿机械化发展水平，选用以下设备：

①YT-28型风动凿岩机、MQS-50/1.7型帮锚杆钻机、MQT-120锚杆机钻机；

②MWD2/0.12L型煤矿用液压挖掘机进行出矸；

③HBTS40-13-45型砼输送泵输送砌碹混凝土，JZC-200型混凝土搅拌机；

④JH-14型回柱绞车；

⑤PZC-5I型喷浆机。

（6）炮眼的深度、布置、起爆顺序的选择。综合考虑人工打眼能力和爆破后矸石块度及功效，炮眼深度确定为1.2m。工作面配备6台YT-28型风动凿岩机，选用药卷Ф27×300mm、200g/卷的煤矿许用乳化炸药和毫秒延期电雷管，用MFB-200型发爆器进行起爆。在掘进断面内共布置5圈172个炮眼。全断面钻眼，一次装药一次起爆，使用挖掘机将矸石耙至导孔内。当掘进至距仓底硐室顶板1m时，采用风镐刷出煤仓断面，再将下面给煤机硐室使用爆破法刷出。

（7）模板尺寸的确定及施工方法。分析模板拼装后的整体强度、施工难易程度和浇筑的连续性及浇筑质量。模板采用厚度为50mm的木板加工而成，模板宽度为1.47m，高度为1m，每组模板15块，共6组。每组模板采用扒钉连接，使用脚手架进行加固，每次浇筑两模。

（8）混凝土搅拌机与混凝土输送泵的配套使用。混凝土为地面搅拌站提供潮料，用1.7m³矿车运至矿井主运胶带巷，由JH-14型绞车卸料，卸料后由人工给混凝土搅拌机上料，搅拌好的混凝土直接进入喷浆机或混凝土输送泵输送至工作面。

（9）挖掘机的使用。①在仓顶硐室安装30a工字钢悬吊8T提升轮作为挖掘机的提升轮。悬吊提升轮必须固定牢固，使用过程中不准有松动现象。②仓内进行爆破时挖掘机须提升出煤仓，在提升轮外侧设一移动梁，以便将挖掘机移出煤仓到安全位置。移动梁沿出车方向水平安装，采用I30a工字钢，长度5m。工字钢梁两端在仓顶硐室内防护工字钢梁上。

（10）脚手架。砌碹时采用Φ48.3mm钢管搭设满堂脚手架，立于已焊接成形的耐磨锰钢板上，满足承载要求。脚手架第一次搭设4m高，然后随煤仓混凝土仓身的升高而升高，横杆竖向间距取2m，以便和模板高度相适应。便于随操作面搭设操作平台。在最底部200mm处设扫地杆和水平方向剪刀撑一道,并与仓身顶紧,确保各个立杆位置牢固不动。

（11）人员爬梯。每节爬梯长3m，做好顶部挡板，防止高空坠物。爬梯每6m就改变攀爬方位，改变方位确保攀爬人员不会出现直线掉落，更方便施工人员及管理人员在攀爬6m后在改变攀爬方位的钢管平台上休息，随着煤仓的逐步降低为保证施工人员的安全上下，在爬梯上安装防坠器，施工人员在上下时必须按要求使用防坠器。人员上下时必须佩带防坠器安全带，并设专人监护。

5 结束语

在矿井生产时期进行煤仓施工，是矿井特殊硐室施工中难度较大的一项工程，尤其是在煤仓上下均已安装胶带输送机且不影响采区生产的情况下施工煤仓，难度更大。在四采区煤仓施工实践中证明，架设工字钢棚及松动爆破的办法保护胶带输送机，仓顶硐室掘进使用综掘机减少对巷道应力的破坏，在煤仓下口进行混凝土送料等系列创新施工工艺，使用机械化设备，合理安排施工工序，在技术上是稳妥可行、有效的。四采区煤仓仅用了56d就快速、安全、优质完成了施工任务，对于生产矿井施工采区煤仓，提供了经验。