千米深井煤仓高强复合支护技术

杨京京 李 帅

（中煤新集能源股份有限公司口孜东矿，安徽 阜阳 236153）

口孜东矿地面标高+27.7 m，一水平标高-967 m，巷道埋藏深，地压大。煤仓在生产过程中内壁和底部漏斗承受冲击力大，损坏维修难度大、周期长、对生产影响大。经过研究，改进常规的边掘进边浇筑的施工工艺，采用反井钻施工工艺和高强复合支护形式，保证仓体的支护强度，保证煤仓的服务年限。

1 概况

口孜东矿西翼采区煤仓上口位于西翼主运胶带机大巷内，标高-941 m，下口位于西翼主运胶带机斜巷内，标高-963 m；总工程量为31.27 m（仓体工程量15.87 m，下口硐室15 m，煤仓底板0.4 m）；上下口均为锚网索喷支护巷道；煤仓服务年限30 a。煤仓立面示意图如图1。

图1 西翼采区煤仓立面示意图（mm）

2 煤仓施工工序

（1）反井钻施工。利用反井钻机在煤仓上口中心自上而下施工导孔，导向孔钻透连通煤仓上下口硐室后，再用反井钻机自下而上反提扩大形成溜矸井。

（2）煤仓掘进施工。溜矸井完成后进行仓体掘进，放炮后配合风镐刷扩成型。仓体自上而下掘进，短掘短砌。爆破后的岩石通过溜矸井溜到煤仓下口,由设在煤仓下口巷道内的皮带外运。仓体施工6～7 m 后安装封口盘及提升吊挂系统，然后按1.8 m 一循环施工至仓体底板，直至仓体与煤仓下口贯通。

（3）煤仓下口硐室施工。自上而下对硐室分段刷掘，先进行锚网索喷支护，再进行反底拱U 型棚施工，最后浇筑混凝土。煤仓下口硐室立面示意图如图2。

图2 西翼采区煤仓下口硐室立面示意图（mm）

（4）井圈架设施工。在仓体底板凝固后，搭设脚手架并铺设大板，自下而上进行仓体36U 型钢井圈架设。

（5）煤仓铁钢砂钢筋砼浇筑。在仓体架设井圈的同时自下而上绑扎钢筋直至锁口，每施工4.5 m 段高穿插进行仓体浇筑施工。

（6）煤仓壁后注浆。煤仓浇筑结束以后，在煤仓上口巷道向下对仓体四周施工注浆孔进行煤仓壁后注浆，通过注浆浆液的粘结使围岩形成一个整体，有效封闭围岩裂隙，增强围岩的稳定性，使围岩抗破坏能力得到加强，提高围岩的自身承载能力和岩体强度，煤仓的服务年限得到了可靠保证。

3 煤仓施工工艺

3.1 反井钻施工工艺

LM-120 型反井钻机导孔直径244 mm，扩孔直径1.2 m，最大扭矩3118 kN·m。导孔钻与煤仓下口西翼主运胶带机斜巷钻透后再使用直径1.2 m 扩孔钻头由下往上扩成溜矸井，扩孔完毕后拆除反井钻机。

3.2 煤仓掘进施工工艺

（1）溜矸井施工完毕后，采用钻爆法沿溜矸井自上而下刷大到煤仓设计断面，光面爆破，炮眼深度2.2 m，循环进尺1.8 m。采用锚网索喷支护。

（2）煤仓采用锚网索喷支护。锚杆采用Φ22 mm×2500 mm 的MG500 高强螺纹钢锚杆（锚杆抗拔力不小于120 kN），间排距800 mm×800 mm；锚 杆 托 板 长× 宽× 厚=150 mm×150 mm×12 mm；钢筋网Φ6 mm×100 mm×100 mm，规格为2000 mm×1000 mm；锚索采用Φ21.8 mm 钢绞线加工，L=6200 mm，锚索外露岩面150 ～250 mm，预紧力不小于160 kN，锚索角度允许≤3°，间排距1600 mm×1600 mm；喷射混凝土厚度70 mm，喷砼强度等级C20，配合比（重量比）为水泥:黄砂:瓜子片=1:2:2，速凝剂掺入量为水泥重量的4%。

3.3 煤仓下口硐室施工工艺

（1）煤仓下口硐室采用放震动炮、配合风镐辅助刷扩的方式自上而下进行分段刷掘，直至反底拱的刷掘施工，然后进行反底拱U 型棚施工，最后浇筑C40 砼至漏煤嘴处。煤仓下口硐室锚网索喷支护参数与煤仓相同。

（2）反底拱36U 型棚支护参数。反底拱棚净宽7000 mm，分为3 节棚，其中底拱棚采用三组Φ22 mm、L2500 mm 锚杆配合U 型卡进行锁固，棚腿墙角处采用一组Φ22 mm、L2500 mm 锚杆配合U 型卡进行锁固，每节棚棚腿按照间距800 mm钻孔，采用6.2 m 锚索穿钻孔对棚腿进行锁固，每节棚腿施工锁棚锚索3 根。

（3）C40 混凝土支护参数。在绑扎墙体外层钢筋前铺设好200 mm 厚聚乙烯泡沫板，Φ12～Φ28 mm 采 用HRB335 级 钢 筋，Φ10 mm 钢 筋 采 用HPB235 级钢筋。 现浇C40 混凝土生产配合比（重量比）为水泥:砂:碎石:水=490:585:1140:215，水泥为P.O42.5 水泥，黄沙为中砂，碎石粒径为16～31.5 mm，水灰比0.3。

3.4 井圈架设施工工艺

（1）脚手架搭设好后铺设50 mm 大板，自下而上进行仓体36U 型井圈架设，井圈采用锚杆配合卡缆固定在仓壁上。

（2）36U 型钢井圈支护参数。井圈设计半径3850 mm，每圈由6 节36U 型棚梁组成，每节弧长4620 mm，搭接长度500 mm；井圈梁搭接处设2 道U 型卡缆；每圈棚梁上下间距450 mm；拉杆设6 道，每节棚梁中各一道；每节棚梁采用2 组锚杆配合U型卡缆进行固定，每组2 根，每圈共24 根锚杆，每节棚梁中2 组锚杆间距2000 mm。

3.5 煤仓铁钢砂钢筋砼浇筑工艺

（1）浇筑模板采用4 个段高（每一模段高1 m），从底向上浇筑至第四模位置时，待下一循环仓体井圈架设及仓筒钢筋绑扎已满足4.5 m 段高后，拆除第一段高的模板，向上翻模施工，按照此循环直至施工至锁口位置。

（2）铁钢砂钢筋砼支护参数。仓体净直径7 m，净断面积38.47 m2，浇筑厚度为500 m；毛断面积52.01 m2（其中：壁座段工程量3 m，毛断面积52.01～83.93 m2，锚网索喷与井壁之间铺设200 mm 厚的聚乙烯泡沫板），仓体下口一个溜煤孔周圈向仓体呈60°角斜面；仓体圈筋规格为Φ25 mm×250 mm，站筋规格为Φ22 mm×200 mm；铁钢砂混凝土强度等级为C40，配合比（重量比）为水泥:砂:碎石:水:NF 外加剂=520:892:1232:156:10.4，水泥为P.C32.5 水泥，铁钢砂粒径为0.5～5 mm，铁钢石粒径为16～31.5 mm，水灰比0.3；浇筑时采用连续浇筑，保证浇筑的一体性。

3.6 煤仓壁后注浆工艺

注浆钻孔为Φ94 mm，注浆压力为4 MPa。共布置26 个注浆孔，其中：1#～14#为竖直孔，布置在煤仓上口巷道底板，分内外两圈，内圈孔与外圈孔错开布置，孔深为11.37 m，内圈孔孔口间距控制在2 m 左右，外圈孔孔口间距控制在2.4 m 左右；15#～26#为斜孔，从煤仓上口巷道两帮开孔，孔口间距500 mm。注浆钻孔布置示意图如图3，注浆孔方位角、俯角及孔深见表1。施工时要严格控制钻孔的方位角、俯角及孔深，避免钻孔钻进煤仓仓体，造成仓体的破坏。

图3 西翼采区煤仓注浆钻孔布置示意图（mm）

表1 注浆孔参数表

4 结语

（1）通过创新改进煤仓常规施工工艺，采用反井钻机先打溜矸井，有效解决了掘进施工中的出矸及排水问题，还为多种工序平行作业创造了条件，既使作业环境得到了改善，降低了劳动强度，还提高了工效。

（2）煤仓下口硐室采用高强度复合支护，保证了硐室支护强度，为保证煤仓的稳定性打下了坚实基础。

（3）煤仓采用“锚网索喷+36U 型井圈+铁钢砂钢筋砼+壁后注浆”的超强复合支护，保证了仓体的整体支护强度以及耐磨刚度，大大提高了煤仓抵抗煤矸冲击的能力，使煤仓在使用过程中能够抵抗不良作业环境带来的各种损害，保证了煤仓的服务年限。