大断面煤仓施工及支护技术应用

何 明 李云飞 张 月

（1.平煤神马建工集团有限公司，河南 平顶山 046700；2.山西柳林兴无煤矿有限责任公司，山西 吕梁 033300）

1 概况

山西柳林兴无煤矿有限责任公司井底煤仓开口处的上方为胶带运输机机头硐室，下方为主斜井井筒，南侧为南回风大巷，北侧为北回风大巷，均已施工。井底煤仓为岩巷及半煤岩巷，从上至下揭9、10 号煤层，9、10 号煤层尚未开采，与上组煤掘进巷道距离较远，对掘进巷道无影响。

井底煤仓上口底板标高+739.95 m，煤仓装卸载硐室顶板标高+709 m，煤仓设计总深度为31 m。煤仓主要分为上部锁口、仓体、下漏斗三部分，其中上部锁口及仓体为圆形断面，上部锁口深3.45 m，仓体深度为20.4 m，设计半径为5.45 m；下漏斗设计为不规则圆变断面，由仓体R掘=4500 mm 断面逐渐变为连接处R掘=3850 mm 圆形断面，设计长度为5.629 m。卸载硐室已掘进完毕。

2 施工工艺

井底煤仓施工采用正掘下行光面爆破施工工艺，溜矸孔排矸，提升选用JYB-60（90 kW）绞车，配1 m3吊桶进行人员物料提升。

（1）首先按照设计在胶带机头硐室内标出煤仓开口的准确位置，沿煤仓中心线用反井钻机先用Ф180 mm 钻头与煤仓装卸载硐室（已施工）贯通，再更换为Ф1500 mm 钻头上行贯通，作为溜矸孔，方便煤仓掘进时进行通风、排水、排矸。

（2）溜矸孔施工完后，采用松动爆破施工工艺对煤仓上口基础进行起底，起底深度为1.25 m，即掘进至标高738.55 m，起底断面为圆形，半径为5.5 m。

（3）煤仓上口基础施工完后施工煤仓上锁口，采用全断面光面爆破施工工艺，掘进深度为3.75 m，煤层上锁口按给定的煤仓中心线进行施工，上锁口半径为5.0 m。

（4）煤层上锁口施工完且支护完后，继续施工煤仓仓体，施工深度20.414 m，掘砌段高1.25 m，采用组合钢模板，并利用混凝土进行浇筑。

（5）待仓体施工完毕后，漏斗部分一次掘成，下漏斗深度为5.629 m，漏斗采用小断面扩刷的方式进行掘进，下漏斗与主斜井贯通后贯通口半径缩小为3.85 m。

（6）在施工过程中及时进行锚网支护，保证施工过程井帮安全。煤仓漏斗及溜煤口浇筑时，利用钢管按照漏斗形状支设漏斗模支架，钢管横竖间距1 m，采用厚50 mm、宽度300 mm 的大板为模板，支模完成、校正无误，边支模边浇注，浇注时要对称分层入模。

（7）煤仓在施工过程中利用已钻好的钻孔溜矸，在煤仓下口安装一台P-60 耙装机耙碴，并利用在主斜井井筒及等候室安装的两部皮带转载，将碴运至轨道大巷内的皮带上。

（8）仓身刷大之前，溜矸孔内设一根直径为18.5 mm 钢丝绳，下端垂钢轨橛子，上头系在牢固的位置上，下头有一部分余绳，当溜矸孔有堵矸时，可及时上下联系，用90 kW 绞车拉动钢丝绳，把溜矸孔疏通，下部人员必须站在安全地带操作，以防矸石落下伤人。

（9）在煤仓上硐室安装一台JZC350 型搅拌机，并利用溜灰管进行煤仓混凝土浇筑，溜灰管采用Ф108 mm 耐磨钢编管，共布置一趟，在靠搅拌机一侧上锁口钢梁上布置1 根Ф18.5 mm 钢丝绳，溜灰管固定在钢丝绳上，每隔2 m 用卡扣与钢丝绳绑扎在一起。

3 煤仓支护工艺

3.1 煤仓上锁口支护

（1）煤仓上锁口采用双层钢筋网砼支护。首先在同一水平打设两层锚杆，每层不少于10根锚杆，外露500 mm，在锚杆上绑扎一圈横筋，然后再利用横筋按间距300 mm 固定坚筋，共计93 根。再按间距300 mm 绑扎横筋。

（2）钢筋绑扎完后安设井圈。井圈主要采用14#槽钢加工而成，共计三层井圈，相邻两层井圈之间用14#槽钢做立柱支撑，井圈半径为4.5 m。井圈安设后从下往上依次支设木模板，木模板规格为长×宽=1.5 m×1.0 m。为防止木模板变形，在两层井圈中部位置采用DN40 钢管加固井圈。

（3）支模完成后从下往上进行浇筑。采用混凝土浇注时应对称分层浇注，当浇筑高度达1.75 m时，在煤仓左侧浇筑面上纵横布置“井”字型钢轨，形成漏煤铁篦子，如图1。铁篦子安装后继续浇筑直至到上锁口平面。

（4）浇筑到位后安设临时锁口，主梁采用I30a 工字钢，副梁采用I11 矿用工字钢，然后铺设4 mm的螺纹钢板。在仓体偏中部预留出下放物料口，并安装能自动掀开的活门，物料口周围设高度不低于1.2 m 的护栏。留设通风口及爬梯口，爬梯采用直径不小于18 mm 的钢筋加工制作。

图1 煤仓上锁口支护断面、平面示意图

3.2 煤仓仓体支护工艺

（1）煤仓仓体施工完后，对仓体围岩采用“锚网+混凝土浇筑”进行联合支护。锚杆采用Ф20 mm×2400 mm 螺纹钢锚杆，间排距为800 mm×800 mm，每根锚杆采用CK2340 型和Z2360 型树脂锚固剂各1 卷进行锚固；金属网采用Ф6.0 mm、规格为2000 mm×1000 mm、网格100 mm×100 mm 的网片，采用压茬100 mm 搭接，用14#铁丝间隔200 mm 绑扎。

（2）仓身向下每刷大1.25 m 为一个段高，通过锚网初次支护后，平整底板，铺设黄砂找平，然后对煤仓仓壁采用立井特制组合模板进行砌筑。模板采用22 块正常块及3 块拆装块，相邻两段模板采用斜形浇筑孔口的方式进行对接。

（3）模板安装好后，校正尺寸无误后浇注砼。在煤仓上硐室的适当位置设置好砼搅拌站，搅拌好的砼经砼管溜下，溜管口处有专人负责移动位置，砼要分层对称入模，每次浇注高度300 mm，并派专人用震捣器捣固密实。

（4）每次浇筑前，拆除上段模板，然后立模板、使用撑木稳固模板、校模后浇筑，浇筑至撑木位置时拿掉撑木。当煤仓施工到最后4.0 m 时，提前用木垛将煤仓下部垫起，防止塌陷、下沉。

3.3 下漏斗支护

（1）下漏斗采用“支模浇筑+铺设钢梁”联合支护。利用钢管按照漏斗形状支设漏斗模支架，钢管横竖间距1 m，采用厚50 mm、宽度300 mm的大板为模板，支模时木板与煤仓壁成30°支设。

（2）下漏斗支模完成后，在距卸料口0.5 m 处采用架棚的方式平铺一排槽钢，槽钢长度为13 m，宽度为22 mm，在卸料与槽钢之间同样支设双层钢筋网，并进行混凝土浇筑。

4 结 语

截至2020 年4 月，下组煤井底煤仓掘进施工到位，施工周期为18 d，通过实际施工及支护效果来看，与传统钻机反掘法相比，具有显著的应用优点：

（1）对大断面煤仓采用正掘下行光面爆破施工工艺，大大提高了煤矸石运输效率，保证了煤仓施工安全，降低了煤仓支护难度，与传统工艺相比可缩短煤仓施工周期达4.5 d。

（2）下组煤井底煤仓采取联合支护工艺后，保证了煤仓围岩整体稳定性，通过后期实际应用效果来看，未出现因煤流冲击作用导致煤仓壁破碎、垮落现象。