主井装载硐室快速施工技术研究

王 旭

（内蒙古同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 工程概况

1.1 主井装载硐室概况

色连一号煤矿主井装载硐室位置处于井深76.181～99.731m，井筒净直径5m，垂直高度23.55m。硐室设计为半圆拱断面，水平长度6.735m，净高18.8m，净宽6.5m。总掘进工程量1447.2m3，现浇C25级砼392.2m3，喷射C18级砼105.9m3，打锚杆2244根，绑扎钢筋20.87t，安装120a起重梁一根。该硐室顶板处在4m厚的泥岩中，岩体硬度在f=2～8之间，该处岩层均无涌水，井筒涌水量15.1m3/h。详见硐室地质柱状图1。

1.2 支护技术

硐室中井筒部分及拱部采用锚网喷与钢筋砼联合支护，硐室墙壁采用锚喷与钢筋砼联合支护，其支护形式如图2所示。

一次支护GFMG-29型管缝锚杆，排间距700×700mm，Φ8mm冷轧钢丝网，喷砼厚度100mm。井筒、硐室永久支护分别为壁厚400mm和450mm钢筋砼，双层绑扎钢筋，网格为纵筋（Ф18）×横筋（Ф16）=300×300mm，拉筋Ф12mm，间距为600mm。

图1 硐室地质柱状图

图2 装载硐室平面和剖面示意图（单位：mm）

2 施工方案

考虑到该装载硐室工程量较大，施工难度大。设计两种方案进行优缺点的对比分析，综合考虑后确定最佳施工方案。

方案一：利用现有斜井装备及施工工艺，先将硐室工程中的井筒部分掘砌完成，从井深78.181m到97.731m。然后清理井筒工作面的设备材料升井；滑模拆除刃脚后提升到硐室顶板以上部分，起吊盘到硐室上室底板位置，利用吊盘做工作台，水平掘进上室（长度6.735m），并永久支护完成。充填矸石到硐室部分的掘进底板时，停止硐室掘砌施工，集中时间出矸，当矸石出到可向下掘进一个段高3.5m时，再掘砌硐室的中室部分。按这种方法将硐室部分掘砌完成。

优点：工序单一，便于施工人员操作；围岩暴露范围小，时间短，便于维护。缺点：井筒与硐室连接处需破砼井壁约1/2，二次施工接合不好；井筒与硐室连接处无法预留钢筋搭接；吊盘在放炮时需起到硐室以上，掘砌时再下落，起落频繁；出矸与掘砌硐室不能平行作业；井筒工作面与硐室工作面高差大，施工人员需在施工中带保险带。

方案二：利用斜井现有机械设备，YT-28型风钻，自硐室上端自上而下掘进井筒部约5m深。第二段放炮后出渣到硐室部分的上室拱基线位置，水平掘进硐室的上室部分6.735m，锚网喷一次支护岩帮，出净硐室上室内的矸石到拱基线位置后，绑扎硐室和井壁的钢筋、立模、浇砼，再向下掘下一段，保持井筒部分掘进超前硐室部分一次爆破的距离。当硐室部分段高够3.5m时，立模与井筒同时打砼。整个硐室与井筒按3.5m段高，分七段自上而下作业完成。

优点：井筒与装载硐室一次施工完成，施工质量有保障；岩帮暴露时间短，可保证施工安全；减少了辅助材料的投入量，降低辅助提升次数；投入人员相对较少；井筒出矸、硐室、打眼、绑扎钢筋可平行作业。缺点：整体移动滑模，每施工一段井壁后需先拆除，然后提升到硐室上口处，避免炮击变形。

根据以上方案比较，方案二比方案一的优点更加突出，故选择方案二。

3 施工顺序及施工方法

硐室的施工顺序及施工方法具体如图3所示。

图3 施工流程示意图

3.1 I区的施工方案

井筒永久井壁施工到距装载硐室钢筋砼井壁上端1.5m处，拆除模板刃脚，拆去刃脚后金属模板全高3.25m，向下掘进井筒荒断面5m深。出碴高度3.5m，出碴的同时按设计要求锚网喷一次支护岩帮，绑扎竖筋时下端头伸入座底碴中540mm。下落滑动模板，使滑模上部距砼井壁下部端头250mm，找正并固定模板，堵塞模板与碴面之间的缝隙，现浇砼全模板高度，两段井壁间的接口用喷射砼封堵。

3.2 Ⅱ区的施工方案

下伞钻打井筒荒径以内的炮眼，装药、放炮、出碴、锚网喷一次支护岩帮，再下伞钻打井筒荒径内的炮眼并放炮。分二次出碴到距砼井壁下端头3.7m，第一次出碴高度1.7m，用YT-28型凿岩机打硐室接口拱形部分上部炮眼，第二次出碴到3.7m处，打接口处拱形部分下部炮眼。井壁岩帮锚网喷后，装药爆破硐室拱部，锚网喷支护硐室摸部岩帮、顶，暂时停止向下掘进，将硐室拱形部分按“掘一锚网一喷”分四炮施工到端头，其总长度为6.735m。

从硐室端头开始按中到中2m间距组立碹胎四架并找正、上模板，现浇拱形部分砼碹6m，同时安装120a工字钢起重梁。而后模板下端距砼井壁下端头3.7m处，即模板的下端与硐室拱基线在同一水平处，找正并固定，组立硐室接口处碹胎二架，架间距中到中735mm。浇筑砼3.25m，喷浆封堵450mm高的井壁接茬。

砼浇注结束8～16h，拆除整体下移金属模板提升到硐室拱顶以上的井筒中，再将硐室内的碹胎及模板一次拆除回收升井。

3.3 III、IV、V和VI区的施工方案

出井筒中的碴及锚网喷一次支护岩帮，爆破后出井筒和硐室内的碴，清出硐室底板实底，用YT-28型凿岩机打硐室全宽一半的炮眼。硐室实底清出后，打硐室另一半底板炮眼，同时将裸露的岩帮锚喷支护，出净硐室内的碴并清出实底。掘硐室底板距砼碹下沿4m，井筒和硐室内的碴出到距井壁下沿3.5m处，绑扎硐室端头墙的钢筋。竖筋和环（横）筋按设计绑扎后，在端头上按2m的水平间距，竖向间距3.3～3.5m打二层树脂锚杆，锚杆凝固后，按2m的间距安装18#槽钢碹柱，碹柱上端头留50～300mm长紧贴上段砼墙表面。找正中心尺寸，自下而上摆放2m长18#槽钢模板，现浇端墙砼，同时平行施工硐室两侧墙，方法与端墙同。两侧墙模板找正后，与端墙一同现浇砼，此时可进行硐室接口处和井筒内的钢筋绑扎和立模，井筒中立模仍使用整体下移金属模板，现浇砼全模板高度。接茬高度250mm，采用喷浆封口，同时将上台阶的砼铺底完成，预留各部预留孔。

工作结束后，将井筒及硐室内的工具、工作台和未用完的材料回收升井，出井筒座底炮碴，同时锚网喷一次支护岩帮，井筒清出实底后向下掘进井筒。因下移金属模板在硐室接口处有1/2圆周属自由状态，为防止炮击变形，放炮前，拆除整体下移金属模板，提升到硐室顶板以上的井筒中，方可放下部炮。

3.4 Ⅶ区的施工方案

VI区的掘砌工作结束后，清出井筒实底，支护好岩帮，向下掘进井筒一炮。出碴并清出硐室底板，打立眼2.2m深一次装药爆破完成硐室的掘进，出碴的同时锚网喷支护井筒和硐室岩帮、硐室内碴出到设计毛底板水平，井筒内碴出到3.5m的高度，绑扎井筒全段高的钢筋，井筒座底炮碴中埋入钢筋350mm，（硐室工程中剩余长度350mm）。组立整体下移金属模板并找正，现浇硐室底板以下井筒的砼井壁1.95rn高，浇注砼的同时绑扎硐室墙的钢筋，并按Ⅲ区的立模方法将三面墙的模板起立找正，随井筒砼一并浇注结束，喷浆封口的同时将下台阶的砼底板完成。

3.5 硐室剩余350mm高钢筋砼井壁的施工方案

出井筒坐底碴，向下掘进井筒出碴至井壁下端头3.7m，下放滑模刃脚组装在模板下端，找正整体下移金属模板，硐室剩余350mm高钢筋砼井壁随该段井壁一并施工，喷浆封口，至此硐室掘砌工程全部结束。该段砼立模打灰的同时，拆除硐室内的模板回收升井。

4 小结

主井装载硐室工程利用该快速施工技术，顺利完成了整个工程的施工任务。整个工程完成施工用时48d，完成工程量较招标工程量多出170.6m3，提前35d完成工期，施工过程无安全事故发生，创造了很好的经济效益。