大斷面硐室（提升機房）分部施工方法探討

摘要：隨著煤礦裝備的不斷升級，原有的系統及裝備嚴重制約爐峪口煤礦生產能力的提升，為此爐峪口煤礦啟動了綜采改造工程項目，為此就需在暗斜井上部施工一個大斷面提升機房以安裝該提升機。大斷面硐室的巷道支護方法及施工工藝一直以來都是制約煤礦掘進的一大難題，文章結合筆者多年煤礦一線掘進工作，初步設計了硐室支護方案和分部施工的方法，最后根據礦壓監測進行反饋分析，對原始方案進行修正，最終確定了支護方案和施工方案，并取得了良好的效果。

關鍵詞：大斷面硐室；巷道支護；施工工藝；提升機房；分部施工方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD264 文章編號：1009-2374（2015）24-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.077

爐峪口煤礦是太原煤氣化公司下屬配套煤礦，是太原市城市煤氣氣源焦化廠主焦煤原料基地。建設于20世紀80年代，隨著集團公司生產規模的不斷擴大，煤礦裝備的不斷升級，原有的系統及裝備嚴重制約煤礦生產能力的提升，為此爐峪口煤礦啟動了綜采改造工程項目，該項目涉及井巷施工與改造、設備購置與安裝等多項內容，其中最為重要的是開掘一個大斷面絞車硐室，用來安裝一部JKB-2X1.5PA礦井提升機，以用于向工作運輸綜采液壓支架。該絞車硐室不僅斷面較大，而且根據已有揭露地層推斷，該處地質構造發育，圍巖破碎；加之，施工地點靠近主要巷道，巷道群之間相互影響也給巷道支護和施工帶來的極大的困難。

1 工程概況

下三采材料暗斜井新絞車房位于現有暗斜井絞車房后部，按照斷面及支護不同可分為以下三段：

1.1 絞車房行人、運料過道

半圓拱形斷面，掘進斷面7.43m2，凈斷面6.72m2，巷長13.018m，毛寬3.00m、毛高2.80m；凈寬2.80m、凈高2.70m，采用錨桿、錨索、鋼筋網及噴射混凝土支護。

1.2 絞車房硐室

矩形斷面，掘進斷面26.41m2，凈斷面21.16m2，巷長12.00m，毛寬7.611m、毛高3.47m；凈寬6.611m、凈高3.2m，采用錨桿、錨索兼砌墻架鋼梁支護，墻用石料砌筑，墻高3.7m（其中基礎深0.5m），墻厚0.5m，上部架設7.611m長22#礦用工字鋼梁雙梁、水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。

1.3 絞車房提升及出繩段（即與原有絞車房貫通段）

矩形斷面，掘進斷面14.72m2，凈斷面10.52m2，巷長1.85m，毛寬4.53m、毛高2.98m；凈寬3.53m、凈高3.25m，采用砌墻架鋼梁支護，墻用石料砌筑，墻高3.48m（其中基礎深0.5m），墻厚0.5m，上部架設4.53m長22#礦用工字鋼梁雙梁、水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。

2 巷道支護方案及其施工工藝

本項目屬采礦工程領域井巷工程施工部分，即重要硐室的施工，是大型設備安裝前施工其正常運作所需的井下空間，主要是掘進和支護兩部分，其中設備的規格參數對硐室的斷面、平面形狀等參數的確定有很大影響，所以硐室施工質量的好壞，對提升機設備安裝、拆裝、運行有很大影響，如果施工不當造成返工，則耗費的工期與材料、人工、設備及相應造價的投入又將急劇增加。本工程施工處原有巷道較多，靠近礦井主要巷道，而開口處位于進風巷與回風巷之間，施工時的現場管理也顯得比較重要。由于工程施工難度大、涉及問題較多，施工管理要求比較嚴格，給井巷工程的施工帶來諸多不便，增加了以下額外的困難，經技術人員研究決定，在大斷面提升機房的施工過程中采取了分部施工的方法。

2.1 巷道支護

2.1.1 臨時支護。工作面掘進期間，每次爆破后新暴露的頂板，在未挑平和永久支護前，可采用帶帽點柱作為臨時支護，并用木楔背緊背牢，點柱距離不得超過1.5m（特殊情況可根據實際再加密支護）。待打完頂部錨桿錨索后，拆掉點柱，然后如此循環作業。

2.1.2 永久支護。提升機房行人通道和出繩巷段均采用錨桿、錨索、鋼筋網及噴射混凝土支護。

提升機房設計為矩形斷面，巷長12.00m，采用錨網+錨索兼砌墻架鋼梁支護，四周墻均用石料砌筑，墻高4.7m（其中基礎深0.5m），墻厚0.5m，上部架設7.9m長22#礦用工字鋼梁、雙梁布置，水泥背板密背，鋼梁排距1.0m。其中頂板安裝的錨桿規格為Φ20mm×2200mm高強左旋螺紋桿預應力錨桿，預緊扭矩150N·m，錨固力不小于105kN。

兩幫安裝的錨桿規格為Φ16mm×1800mm圓鋼預應力錨桿，預緊扭矩60N·m，錨固力不小于30kN。

錨索規格為Φ17.8mm×8000mm（1×7股鋼絞線）。預應力：60～100kN，錨固力不小于200kN。

錨固劑型號為MSCK2355，頂、幫錨桿錨固劑用量為2卷，錨索錨固劑用量為4卷。

護幫、頂的金屬網為Φ6mm鋼筋焊接加工，規格為1000mm×2000mm，網格100mm×100mm，安裝時網間搭接100mm。

護頂的W鋼帶，寬度280mm，長度為3500mm（5孔）。

巷道頂板及兩幫均噴射混凝土，規格為C20。

具體支護參數見圖1：

2.2 施工方法

工作面全部采用炮掘工藝，設計采用P-30B型扒斗式裝巖機裝巖，配合1噸固定車箱式礦車出矸，利用現有條件施工提升機硐室時不便于一次性將巷道全斷面掘出，本著安全、快速，施工方便的目的，最終采用了分部分次施工的作業工藝。

在本工程中，行人道和出繩段巷道的巷道斷面較小因而一次成巷即可，絞車提升硐室斷面較大，因此采用短掘段砌，分次成巷的方法進行掘進。首先以矩形斷面（規格為：寬×高=3950mm×4270mm）掘進12m，同時采用錨網索支護方式進行支護，但在掘進時工作面左幫可視情況布置少量錨桿進行支護，如果圍巖穩定，可不掛網，為二次擴幫做好準備。

如下圖2所示，大斷面提升機房按施工順序共可劃分為①、②、③、④、⑤五個部分，首先正向掘進①部分（提升機房小斷面段），掘進到位并完成該部分的支護后再依次進行②、③、④、⑤四部分的施工，其中①部分基本與②、③、④、⑤四部分的工程量總和基本相同，以保證每部分施工工程量與施工難度的均勻性，降低了一次施工的難度。

1.提升機房行人通道；2.提升機房；3.提升機房出繩巷段；4.原有小絞車房

圖2 施工順序示意圖

綜上所述，將一個大斷面硐室分成5次分部施工，將一個大硐室一步一步分解施工，相當于分為5個小斷面巷道，這樣不僅減小了對巷道圍巖的擾動，而且為后續巷道支護留下足夠的時間。同時采用短掘短砌，最大限度地減少了巷道圍巖的擾動，減少了巷道的進一步破壞，確保了巷道附近大巷的穩定。

3 礦壓觀測情況

在巷道掘進過程中，選擇具有代表性的地點安裝了4組綜合測站。綜合測站包括多點位移計，錨桿測力計，錨索測力計以及進行巷道表面位移觀測，其中多點位移計深部基點要略大于錨桿深度。通過3個月的觀測，多點位移計、錨桿測力計、錨索測力計以及巷道表面位移基本穩定，且都沒有超出設計要求的危險值，因此說明巷道支護方案和施工工藝滿足要求，無需進行進一步的加固。此外本工程的順利施工，也證明了在本巖層中掘進大斷面硐室，只采用錨網噴支護即可保證支護穩固的可能性，后在同一巖層中施工9#煤軌道暗斜井提升機硐室（工程量及各部分斷面均與本工程大致相同）、9#煤層首采區軌道暗斜井大斷面1#交岔點時均得到應用，應用效果均達到設計要求。

4 結語

大斷面硐室的支護和施工一直以來都是制約煤礦掘進的主要因素，采用分部施工的方法主要是將一個大斷面的硐室劃分為數個小斷面的工程分次施工，從而減少單次施工的難度，該方法的成功應用對于后來相同地質條件下大斷面工程的施工具有極好的借鑒價值。在施工過程中加強對礦壓規律的監測及時進行反饋分析，及時針對反饋結果調整支護方案，既可以節約成本，又能取得良好的支護效果。

作者簡介：張志遠（1971-），男，山西文水人，太原煤炭氣化（集團）有限責任公司生產技術管理部助理工程師，研究方向：煤礦巷道掘進管理。

（責任編輯：蔣建華）