煤矿特大装载硐室施工工艺探究

解志朝 乔志

摘要：麻家梁矿主立井箕斗装载硐室为新型特大装载硐室。该装载硐室设计比较复杂，为双侧通过式，总高度41m，硐室总掘进体积5707m3，浇筑混凝土量1060m3，计划工期106天，经过优化施工方案，合理组织施工，该硐室在安全无事故和质量全优的情况下共用工期51天，比计划工期提前了55天，创出了硐室施工新记录。

Abstract： The main vertical shaft dumping chamber of Majialiang Mine is a new type of extra large loading chamber. The design of the loading chamber was complicated. It was a double-pass type with a total height of 41 meters， a total digging volume of 5707m3， a concrete volume of 1060m3， and the planned construction period was 106 days. After optimizing construction plan and with reasonable construction organization， the chamber was completed in 51 days in the case of no accidents and excellent quality， 55 days ahead of the planned construction period， creating a new record of chamber construction.

关键词：特大装载硐室；优化施工方案；硐室施工新记录

Key words： extra large loading chamber；optimized construction plan；new record of chamber construction

中图分类号：TD264 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）03-0116-03

0 引言

近几年随着我国加快推進煤炭产业的结构调整步伐，大型现代化矿井成为煤炭资源开采主体，千万吨大型现代化矿井也逐渐增多。在大型矿井中设计优化和采用新工艺施工也逐步研究推广，下面以麻家梁矿井装载硐室施工阐述新型特大装载硐室的施工工艺。

1 工程概况

麻家梁矿位于山西省朔州市，隶属大同煤炭集团有限责任公司，设计年产1200万吨，矿井采用主、副、风立井开拓方式。

麻家梁主立井箕斗装载硐室设计为双侧通过式，硐室上部井筒加固段5m，装载硐室段36m；该硐室设计比较复杂，为新型特大硐室，图1。

该箕斗装载硐室为东西方向布置，硐室断面为矩形，各水平断面特征：

①+11.000m～+6.000m为井筒加固段，双层钢筋混凝土支护。

②+6.000m～+5.500m为装载硐室顶部，断面为矩形，东西方向，净宽8175mm，掘进宽度9175mm，长度为6530mm，支护厚度500mm，采用锚索+工字钢+混凝土联合支护，锚索为Φ15.24×7300mm预应力钢绞线配专用锁具，外漏300mm，锚索间排距为2500×2450mm；工字钢型号为36a，长度为7323～10431mm，两侧各17根，间距为350～400mm，混凝土强度等级为C35。

③+5.500m～+3.000m段，井筒部分同基岩段，硐室部分断面为矩形，规格为8175×4700mm，支护厚度500mm；采用单层钢筋混凝土支护。纵向钢筋与竖向钢筋均采用直径20mm的螺纹钢筋，间距300mm，混凝土强度等级为C35。

④+3.000m～-0.400m段，井筒部分和硐室部分断面均为矩形，井筒东西方向布置，井筒部分规格为9600×6400mm，硐室部分规格为8175×4700mm，支护厚度均为500mm；采用单层钢筋混凝土支护，纵向钢筋与竖向钢筋均采用直径20mm的螺纹钢筋，间距300mm，混凝土强度等级为C35。

⑤-0.400m～-19.310m段，井筒部分和硐室部分断面均为矩形，东西方向，井筒部分规格为9600×6400mm，硐室部分规格为7175×4700mm，支护厚度均为500mm；采用单层钢筋混凝土支护，纵向钢筋与竖向钢筋均采用直径20mm的螺纹钢筋，间距300mm，混凝土强度等级为C35。

⑥-19.310m～-21.000m段，井筒部分南北方向断面为矩形，规格为9600×6400mm；井筒部分东西方向为弧形，同井筒规格；支护厚度均为500mm，采用单层钢筋混凝土支护，纵向钢筋与竖向钢筋均采用直径20mm的螺纹钢筋，间距300mm，混凝土强度等级为C35。

⑦-21.000m～-30.000m段，井筒部分南北方向断面为矩形，规格为9600×6000mm；井筒部分东西方向为弧形，同井筒基岩段规格；支护厚度均为500mm，采用单层钢筋混凝土支护，纵向钢筋与竖向钢筋均采用直径20mm的螺纹钢筋，间距300mm，混凝土强度等级为C35。

2 硐室地质概况

该硐室穿过的岩层为砂质泥岩、粉砂质泥岩中粒砂岩、泥岩、煤。

3 施工方案选择

由于该硐室较高，两侧跨度较大，采取装载硐室部分与井筒部分同时分层下行施工，各分层硐室部分采用导硐法掘进施工方案。

根据设计相关部位特征按3.0m～4.0m分为11个分层，逐层进行施工。施工时井筒部分超前硐室部分一个分层，便于预留矸石。施工顺序见图2。

4 辅助系统及设施准备和优化

通风系统、压风系统、供电系统、排水系统、安全监控系统、通讯照明等利用井筒施工期间凿井装备进行施工，另为保证装载硐室施工安全和质量，采用新工艺、新设备进行施工。

①采用1台HZ-6型和1台HZ-4型中心回转式抓岩机抓岩；采用两套单钩提升，主提绞车JKZ-2.8/15.5，4m3座钩式吊桶，副提绞车2JK—3.5/20，4m3座钩式吊桶，翻矸落地，装载机配合自卸汽车排矸。

装载硐室两侧跨度比较大，抓岩机不能满足出矸要求，每段高先将井筒内矸石排2.0m左右，然后采用简易耙斗机进行倒矸石，将两侧矸石倒至井筒内，再用抓岩机出矸。

②砼搅拌及运输系统。采用井口搅拌站搅拌混凝土，两台JS-750强制式搅拌机配自动计量配比装置上料搅拌混凝土，在搅拌站出料口处设置溜灰槽，封口盘靠近搅拌站处设置下灰口，下灰口下安装6寸胶管至固定盘上，固定盘上设两台2.4m3底卸式吊桶。施工时搅拌后的混凝土通过溜槽和溜灰管溜入放在固定盘上的2.4m3底卸式吊桶中，然后利用主、副提升绞车送入井下。经2个分灰器和6个溜灰槽流入模板内。

③吊盘：装载硐室施工前，在吊盘上装载硐室开口方向安装护拦，护拦安装长度为硐室掘进宽度，护拦高度不低于1500mm，防止施工期间从吊盘上向下坠人坠物。

④模板：按照装载硐室设计规格（矩形断面）采用新型模板框架进行组立模板，模板框架选用20#槽钢，每根槽钢上按2m间距要加工直径30mm孔，各变断面角点采用穿销连接，共加工5架。

硐室部分混凝土施工采用50×300×1200mm钢模板，接茬处每隔1.2m设一自制的接茬钢模板，接茬模板上部300mm做成楔形敞口式，满足浇筑和振捣要求。

施工硐室时绑扎好钢筋后，先按模板框架上打设孔位置在硐室墙部打设锚杆，然后安设框架，上下两层框架间距为1200mm（槽钢中至中）。钢模板竖向摆设，模板两端摆放在槽钢中间，模板间用模板卡卡牢，最后进行校正加固。

5 施工工艺概述

该硐室顶板南北向跨度大，为保证安全施工，第一分层（+6.000m～+3.000m）采用一侧导硐掘进，将顶板锚网索喷支护好后，再将剩余部分按设计掘出，对顶板进行锚网索喷支护支护。

第一分层施工顺序为向下掘进6-7m，将矸石出至第一分层底部，然后按设计绑扎该分层内装载硐室墙部和井筒钢筋——组立硐室内墙部模板，落整体金属模板——整体浇注该分层装载硐室和井筒混凝土——安裝硐室顶部工字钢梁，组立顶部模板，浇注顶部混凝土——出矸正常向下掘进并保持下部井筒部分预留一个分层的矸石——绑扎钢筋——组立模板——浇注混凝土——脱上一分层模板；以下各分层施工顺序同上，施工至操作硐室位置时，按设计施工操作硐室。

5.1 掘进

井筒段掘进施工采用SJZ—6.10型伞钻，六台YGZ-70风钻打眼；4.5m长六角中空钢钻杆，Φ55mm “十”字型或柱齿合金钢钻头；二级煤矿许用水胶炸药，药卷规格为Φ45mm；I—VI段段7.0m长脚线毫秒延期导爆管配毫秒延期电雷管引爆；井口380V交流电源全断面一次起爆。井筒每段高打眼角度尽量向两侧硐室偏斜，爆破时将两侧硐室1-2m岩石掘出。

硐室掘进采用导硐法施工，采用钻爆法掘进，钻眼用YT28型风钻配Φ22×2200mm六棱中空钢钎杆﹑Φ42mm一字合金钢钻头钻眼；爆破采用Φ35×200mm水胶炸药， 7.0m长脚线半秒延期导爆管配毫秒延期电雷管引爆，井口380V交流电源起爆。由于该硐室顶部跨度较大，为了保证施工安全和临时支护质量，在第一分层掘进时，采用硐室前进方向左侧4000mm导硐掘进；为保证硐室顶部混凝土浇注质量，掘进顶板标高比设计尺寸高出200mm，便于以后安装工字钢梁，有足够的空间进行浇注顶板混凝土；将顶板进行锚索和锚喷支护后，再将右侧剩余部分掘进至设计规格，进行锚索和锚喷支护，然后绑扎钢筋组立模板、浇注混凝土，安设1#工字钢梁，浇注顶部混凝土。为便于施工以下各分层也先将左侧4000mm掘出，再将剩余部分掘进至设计规格。导硐施工顺序图如图3。

5.2 支护

由于该硐室跨度较大，掘进宽度9175mm，顶板岩性为泥岩和砂质泥岩互层，两侧硐室开口处向里1000mm和3000mm位置，按2000mm间距增设四根Φ15.24×12000mm锚索进行护顶，另按800×800mm间排距打设Φ20×2400mm的锚杆，锚杆后挂Φ6mm钢筋网片。

由于每分层段高都在3.0m以上，各分层组立模板前在硐室及井筒内采用2寸钢管搭设工作台，上面铺设钢架板。钢筋绑扎完毕后，利用原打设的锚杆以及槽钢定位组立模板，待模板以中线组立校正好后，用锚杆将槽钢固定牢固，然后竖向摆设模板，上下两层模板间接缝用20mm厚木板背牢，每块模板与岩壁间另加50×50mm方木撑杆。混凝土在地面搅拌站搅拌后用底卸式吊桶运送混凝土至吊盘分灰器，通过分灰器溜槽通过溜灰管或专门制作的溜槽流至硐室内工作台，由人工反锨扣至模中，或直接入模。

6 结束语

麻家梁矿井箕斗装载硐室设计复杂，地质条件差，施工前将原有辅助系统进行了改造，保证了各系统安全和效率；针对硐室顶板跨度大，施工困难，采用导硐施工，并在原设计基础上增加锚索和锚网喷支护，保证了顶板施工的安全和质量；在硐室主体部分施工时，采用模型框架新工艺组立模板，增加了模板组立的牢固性，杜绝了跑模现象；利用锚杆固定模型框架，增强了本层混凝土整体牢固性，防止了混凝土下沉现象。经过以上精心部署和措施从各环节和细节上为硐室施工的安全、质量、进度提供了保障。

麻家梁矿井箕斗装载硐堪称亚洲最大的煤矿双侧箕斗装载硐室。计划工期106天，实际从2010年6月12日开工至2010年8月1日竣工，共用工期51天，比计划工期提前55天。现该工程已经过竣工验收，质量全优。

参考文献：

[1]仲松，张学会.特大型煤矿主井井底箕斗装载硐室设计及工程实践[J].煤炭工程，2018（09）.

[2]李龙生.氧化带、大断面硐室施工工艺[J].价值工程，2014（13）.

[3]郝熠熠.麻家梁矿装载硐室泥质围岩力学特性与加固技术研究[D].煤炭科学研究总院，2014.