煤倉穿老巷施工技術研究與應用

田西勇 呂倫寶 管元峰

(山能新礦集團鄂莊煤礦)

煤倉穿老巷施工技術研究與應用

田西勇 呂倫寶 管元峰

(山能新礦集團鄂莊煤礦)

針對特殊條件下煤倉穿老巷施工，形成局部倉體自由塊段，因無圍巖段不受巖體支撐，對倉體自由塊段支護結構、支護強度進行研究，確定支護參數，與老巷連接為一個堅固的整體，保證煤倉既能承受垂直壓力又能承受橫向壓力，使煤倉施工適應于特定地質條件，減少礦建工程量，增加礦井經濟效益，實現礦井煤炭連續轉載運輸、高度集中生產的目標。

煤倉穿老巷 永久支護 臨時支護

按中軸及水平面的夾角不同，井巷式煤倉的形式一般為垂直式、傾斜式、混合式3種，斷面常為圓形、拱形，少數為矩形。通常情況下將整個倉體全部布置在巖面支撐體上，為實體煤倉，倉壁與圍巖形成一體，能保證煤倉的強度。煤倉穿老巷自由段塊無巖體支撐，如何保證此段倉體支護結構、支護強度滿足使用要求，目前仍處于探索階段。

1 煤倉穿老巷施工技術原理

煤倉過老巷施工技術原理以《混凝土結構設計規范》、《鋼筋混凝土筒倉設計規范》為理論研究基礎，充分利用鋼筋混凝土塑性好、強度高、各向同性強，能很好地承受動力荷載等特征，在煤倉過老巷自由塊段受拉或受壓時，保證倉壁橫向正應變與軸向正應變絕對值的比值滿足泊松比要求。通過按規范對鋼筋混凝土配筋率及水平、豎向鋼筋直徑的縝密計算，采用雙層鋼筋骨架澆筑混凝土作為無圍巖自由區段支護結構。為保證無圍巖段倉壁與老巷頂底板連接堅固，無圍巖段兩端各嵌入老巷頂底板幫體1 m，上口采用50°斜面與煤倉連成一體，并打錨桿對其施加預緊力，主動支護兩頭，增強其整體性，確保穿老巷煤倉在服務年限內安全使用。

2 煤倉穿老巷施工方案

2.1 施工方法

采用鉆爆法自煤倉上口擴孔。擴倉完畢后，澆筑混凝土作永久支護，混凝土厚0.3 m；煤倉無圍巖區段采用鋼筋混凝土澆筑，深入巷道頂、底、幫1 m，混凝土厚1 m。澆筑時嚴格按照由下而上的順序施工，首先澆筑煤倉下口，再澆筑煤倉主體，澆筑時嚴格按巷道中心線布置碹胎及模板。

2.2 支護技術

臨時支護：煤倉采用初噴作為臨時支護。爆破后，用長把工具排除倉壁危巖懸矸，適量排矸后及時進行初噴，噴層厚度不小于30 mm，初凝20 min達到一定強度后進行支護。放炮前最大臨時控幫距為1.4 m，放炮后最大臨時控幫距為2.4 m。

永久支護：①擴倉時采用“噴錨網噴”支護，錨桿間排距按1 m×1 m布置,復噴厚度70 mm；圍巖破碎時按間排距1.5 m×1.5 m沿水平線補打錨索加強支護。②煤倉澆筑混凝土作永久支護，混凝土厚0.3 m，在錨桿頭(距倉壁不小于200 mm)處鋪設一層鋼筋網，再上一托盤，必須上滿帽,鋼筋網與錨桿盤采用10#鐵絲捆綁牢固。③煤倉無圍巖區段采用鋼筋混凝土澆筑，倉壁內外布置水平、豎向鋼筋，內外保護層為300 mm，鋼筋混凝土總厚度為 1 000 mm；水平鋼筋選用φ6 mm鋼筋,垂直鋼筋選用φ35 mm HRB335鋼筋。

2.2.1 支護材料

采用φ22 mm×2 500 mm MSGLD-335金屬全螺紋鋼等強錨桿，120 mm×120 mm×10 mm方形鐵托盤，采用2卷φ28 mm×330 mm MSK樹脂錨固劑，錨固方式為加長錨。鋼筋網使用φ6 mm鋼筋或冷拔鋼筋編織，網格尺寸為100 mm×100 mm,網格均勻，鋼筋網直接用超長鋼筋連接。

采用425#水泥，干凈河砂作配料，下井前過篩，顆粒粗細均勻，含泥重量不大于3%；采用瓜子石作骨料，石子粒徑為5～10 mm；澆筑石子塊徑為20～40 mm；速凝劑型號為J85，摻入量一般為水泥質量的2%～4%。噴淋水區時，可適量加大速凝劑摻入量，速凝劑必須在噴漿機上料口均勻加入。

采用φ17.8 mm×6 000 mmⅡ級粘接式1×7高強度、低松弛鋼絞線錨索，最低破斷負荷為353 kN；采用5卷φ28 mm×330 mm錨固劑錨固，樹脂錨固長度不小于1.5 m,設計錨固力為200 kN，漲緊預緊力為80～100 kN;托盤采用250 mm×250 mm×12 mm鋼板制作;錨索外露長度不大于200 mm。

2.2.2 支護質量要求

(1)錨桿角度與巷道輪廓線及巖面夾角為90°，允許誤差為±15°，使用2卷樹脂錨固劑加長錨，風煤鉆攪拌，煤層中錨固力不低于70 kN，巖石中錨固力不低于130 kN。定錨桿時，其攪拌時間為10～15 s，初凝5 min后，方可上托盤，旋緊螺母。

(2)錨桿構件完好，安裝牢固，錨桿托盤緊貼巖面，接觸面不小于70%，錨桿螺母不得松動，每個螺母擰緊力矩不小于400 N·m；錨桿外露200～300 mm。

(3)噴射混凝土前必須清洗巖幫，清理浮矸，噴射均勻，無裂隙，無“穿裙、赤腳”。噴射過程中應根據出料量的變化，及時調整水量，保證水灰比準確，使噴射的濕混凝土無干斑，無流淌，粘著力強，回彈料少。

(4)鋼筋網必須緊貼巷幫，拉緊壓實，用超長鋼筋每隔200 mm扭結一處，不小于1.5圈，嚴禁出現空幫現象。

(5)初噴砂漿厚30 mm，灰、砂配比為1∶2(按體積)；復噴灰、砂、石子的配比為1∶2∶2，水灰比為0.4～0.45，噴射混凝土強度為C18，要求表面平整，噴射工作結束后，必須進行灑水養護。

2.3 澆筑技術

首先在擴孔后孔壁兩側用磚及水泥砂漿壘砌成“三七墻”，封閉巷道，墻體厚度不小于30 cm，墻體必須壘砌在硬底上，周邊與巷道接觸密實。在倉壁向里0.3 m扎鋼筋網，鋼筋網采用HRB335普通鋼筋，水平鋼筋采用φ6 mm鋼筋，搭接長度不應小于1.5 m，接頭位置錯開布置，錯開距離水平方向不應小于1 m，在同一豎向截面上每隔3根鋼筋允許有一個接頭；垂直鋼筋采用φ35 mm鋼筋，搭接長度不應小于1.2 m，接頭位置錯開布置，在同一水平截面上每隔3根鋼筋有一個接頭，在豎向方向的內外2層鋼筋之間每隔0.6 m采用φ6 mm鋼筋將相鄰4根豎向鋼筋連接在一起。澆筑時在煤倉壁北、南預埋3根6寸PE塑料管，一并澆筑在煤倉壁內，外露長度不小于0.3 m，高度距底板不小于1.5 m，為原老巷通風。

澆筑質量要求：①模板距中心線周邊誤差為0～30 mm；②模板接縫寬度不大于3 mm;③混凝土體無縫隙、蜂窩、孔洞、漏筋現象；④混凝土體2 m范圍內表面平整度不大于10 mm；⑤鋼筋網安設位置允許偏差，間距為±20 mm，排距為±10 mm；⑥局部(高1 m、1/10周長范圍內)澆筑厚度誤差不小于設計厚度30 mm；⑦鋼筋網使用φ6 mm鋼筋編織，網格尺寸為100 mm×100 mm；⑧澆筑混凝土強度為C30，厚300 mm，混凝土配比為1∶1.15∶2.85(水泥∶砂子∶石子)，澆筑混凝土與巖體必須充填密實。

2.4 煤倉水處理技術

煤倉施工中，敷設一根2寸塑料管，巷壁出水時，首先在出水處打一深度不小于1 m的放水眼，然后預埋塑料軟管，將水統一引至2寸塑料管內，噴漿時一起噴至巷壁，塑料管下口露出煤倉不小于300 mm。

3 應用效果

四采區煤倉位于煤倉通道以東，四采軌道下山以西，F30斷層以北。煤倉上口位于礦井西翼回風斜巷中#導線點以北13 m處，標高為-517.8 m，下口位于四采運輸大巷3#導線點以西62 m處，標高為-535.1 m。煤倉自上口向下施工6.5 m將揭露原四采運輸大巷，施工11.2 m穿過該巷道。

四采煤倉穿老巷施工既保證了原巷道正常通風，又節省施工運輸聯絡巷110 m，減少一部80D皮帶的投入，共節省礦建經費169.5萬元。

4 結 語

通過確定煤倉過老巷自由區段支護結構與老巷頂底板連接固定方式，使無圍巖自由塊段倉體與老巷頂底板成為一個堅固的整體，保證了煤倉在服務年限的生產需求。煤倉位置的選擇不必考慮煤倉主體是否穿老巷等客觀條件，減少巷道工程量，便于設計施工，適用于煤礦井下煤倉穿老巷各項施工工程。

2015-05-18)

田西勇(1968—)，男，工程師，271122 山東省萊蕪市萊城區，