錨栓錨固錳鋼板襯砌在儲礦倉支護中的應(yīng)用

趙海明,李建奇

(中冶集團華冶資源開發(fā)有限責任公司北票項目部, 遼寧北票市 122104)

錨栓錨固錳鋼板襯砌在儲礦倉支護中的應(yīng)用

趙海明,李建奇

(中冶集團華冶資源開發(fā)有限責任公司北票項目部, 遼寧北票市 122104)

儲礦倉在礦山儲礦、保證礦山正常生產(chǎn)等方面起到十分重要的作用。在保證其實用性的前提下,采用結(jié)構(gòu)簡單合理的錨栓錨固錳鋼板襯砌支護形式可以降低成本,縮短施工工期,質(zhì)量上可靠,安全上也有保證。

儲礦倉;錳鋼板;掛靠初砌支護;錨栓錨固支護

0 前 言

儲礦倉在礦山儲礦、保證礦山正常生產(chǎn)能力等方面起到了極其重要的作用,是礦山的瓶頸工程,設(shè)計單位在其支護上采取了比較復(fù)雜的支護形式,以保證其實用性,由于支護的復(fù)雜性,使得施工難度大大增大。

在保證儲礦倉實用性的前提下,對施工企業(yè)來說,希望尋找一種經(jīng)濟、實用、快速、安全的支護形式。遼寧省北票保國鐵礦鐵蛋山礦區(qū)儲礦倉原設(shè)計采用比較復(fù)雜的錳鋼板掛靠支護形式,存在著很多的不合理,施工上工藝環(huán)節(jié)多,施工過程中存在著很大的安全隱患。為克服設(shè)計、施工及其使用上的不足,改變原設(shè)計支護形式,采取錳鋼板錨固襯砌支護形式是比較合理的,不但增加了其實用性、耐久性,還節(jié)約了成本,加快了施工進度,減少了工藝環(huán)節(jié),質(zhì)量上得到了保證。

1 錳鋼板掛靠襯砌支護形式

保國鐵礦礦蛋山礦區(qū)原礦石倉正常段設(shè)計凈直徑6.0m,變斷面段高5.05m,正常段通過礦倉變斷面段與下溜口連接,其支護厚度和支護結(jié)構(gòu)與正常段相同,采用C25混凝土支護,支護厚度400mm,支護結(jié)構(gòu)由礦倉中心向外分別為:錳鋼板,H型鋼,200 mm厚單層鋼筋混凝土,結(jié)構(gòu)件之間的聯(lián)接為:錳鋼板掛靠在150mm×150mmH型鋼上,H型鋼通過規(guī)格為直徑×長度=Φ24mm×1.0m的錨桿與螺母固定在混凝土上,如圖1所示。

原設(shè)計正常段每塊錳鋼板重94.158kg,變斷面段錳板鋼重量在94.158～243.512kg,錳鋼板總塊數(shù)1236塊,錳鋼板總重量118494.126kg。

圖1 錳鋼板掛靠支護

2 錨栓錨固錳鋼板襯砌支護形式及特點

儲礦倉基本結(jié)構(gòu)尺寸及混凝土標號,支護厚度同原設(shè)計。支護結(jié)構(gòu)由礦倉中心向外分別為錳鋼板、雙層鋼筋混凝土、錳鋼板通過錨栓錨固在混凝土里,如圖2所示。

圖2 錨栓錨固錳鋼板支護

錨栓規(guī)格為直徑×長度=Φ28mm×350m,錨栓一頭加工成擴大頭,擴大頭直徑為Φ48mm,長度為30mm,護大頭與桿體之間為25mm長度的圓臺,可以直接錨固錳板,見圖3。錨栓直接澆注在混凝土中,錳鋼板與混凝土之間是混凝土充填物,錳鋼板通過錨栓錨固與混凝土緊密接觸,見圖2。

錳鋼板上設(shè)計有3～4個錨栓孔,錨栓孔正面直徑為Φ52mm,深度為35mm,背面設(shè)計有錨栓桿體導(dǎo)向體,導(dǎo)向體外徑為Φ110mm,內(nèi)徑為Φ32mm,高度為35mm,錳鋼板正面容納錨栓擴大頭的孔比錨栓擴大頭大5mm,避免了礦石對錨栓的磨損。錳鋼板上的錨栓孔可以兼作吊裝孔用;其結(jié)構(gòu)尺寸見圖4。

圖3 錨栓

圖4 錨栓孔結(jié)構(gòu)尺寸

正常段每塊錳鋼板重493.608kg,變斷面段錳板鋼重量在139.981～306.15kg,錳鋼板總塊數(shù)289塊,錳鋼板總重量118494.126kg,錳鋼板單體重量增加了,但總重量沒變,而且塊數(shù)減少了近2/3。

3 錨栓錨固錳板鋼襯砌支護施工工藝及特點

錨栓錨固錳鋼板支護開工前需布置作好提升系統(tǒng)和通信系統(tǒng),制作封口盤、溜灰系統(tǒng)、井下操作平臺等。

施工工藝環(huán)節(jié)是:綁鋼筋(雙層)→安裝錳鋼板→澆混凝土。

(1)綁鋼筋。掘進儲料倉斷面驗收合格后進行綁鋼筋施工。下放中心線,由井口標高確定變斷面上口位置,在中心線上作標記,由下溜口確定變斷面4個面的方位,以凈斷面為基準面進行拉線,在上口4個角拉線,上口4角與對應(yīng)的下溜口4角拉線,大樣放好后,進行綁鋼筋,下層鋼筋到錳板上面距離為350mm,下層鋼筋與巖面用鋼筋支架;上層鋼筋到錳板上面距離40mm,兩層鋼筋之間的間距為150 mm,上下層鋼筋用橫筋連接,變斷面雙層鋼筋一次性綁完。對正常段,先下放礦倉中心線,用中心線控制里外層鋼筋半徑,先綁外層,后綁里層;圈筋按設(shè)計長度焊接搭接,立筋按設(shè)計長度綁扎搭接;里外層之間通過連接筋進行聯(lián)接。

(2)安裝錳鋼板和錨栓。變斷面段的錳鋼板安裝,要按綁鋼筋中的規(guī)定先用線繩放大樣;正常段的錳鋼板安裝,要下放礦倉中線來控制錳鋼板安裝的凈半徑。安裝變斷面段錳鋼板時,每層錳鋼板先安裝邊角異型錳鋼板,再安裝非異型錳鋼板。吊裝錳鋼板時,井下人員站在安裝地點,當錳鋼板接近目的地時,及時通知井口人員,井口和井下人員必須用信號聯(lián)系,根據(jù)錳鋼板背面到巖面的實際距離,加工不同長度的鋼筋作為支撐鋼筋,鋼筋直徑為Φ18mm,將鋼筋焊接在錳鋼板上,每塊錳鋼板至少焊接4根鋼筋,并將支撐鋼筋與主體鋼筋焊接在一起;將錨栓竄過錨栓孔,并將錨栓與主體鋼筋焊接在一起。每層錳鋼板安裝完后,檢查凈斷面是否達到設(shè)計要求,合格后,錳鋼板與錳鋼板之間從正面用Φ16mm連接鋼筋焊在一起,上下焊兩層,等澆注的混凝土凝固24h后,再將連接鋼筋用電焊取下。

(3)澆注混凝土。每安裝完一層錳鋼板就開始澆注混凝土,混凝土應(yīng)澆到離錳鋼板上沿100mm處,便開始安裝上層錳鋼板。在地表攪拌站按設(shè)計配合比攪拌混凝土干料;在井下井口安裝一臺攪拌機,加水攪拌;由人工將攪拌好的混凝土料鏟入入料口,通過溜灰管送至澆注地點,沿錳鋼板一圈均勻澆注,澆到夠一層時,井下人員及時通知井口停止下料;用兩臺振動棒對稱振搗混凝土,不得漏振和過振,振搗完,由井下人員及時通知井口人員準備下料開始澆注下一層。

(4)質(zhì)量控制。每道工藝施工時必須用中線和測量放樣線進行控制;主箍筋鋼筋距離誤差控制在±10mm,內(nèi)外層鋼筋距離誤差控制在±20mm,鋼筋搭接差誤不超過±20mm,內(nèi)外層鋼筋半徑誤差不超過±20mm;錳鋼板凈斷面半徑誤差為0～+20 mm,錳鋼板之間錯臺控制在±5mm;錳鋼板支架鋼筋及連接鋼筋必須和錳鋼板接牢固,錨栓必須和內(nèi)外層鋼筋焊接牢固;混凝土坍落度控制在40～60 mm;混凝土試塊每澆注50m3至少制作一組混凝土試塊,試塊28d強度合格率100%;澆注混凝土分層厚度不超過300mm;振搗混凝土覆蓋面100%。

4 安全措施

(1)作業(yè)人員必須佩戴安全帶;安全帶必須拴在牢固的構(gòu)件上,每次使用前必須檢查,發(fā)現(xiàn)損壞時,必須立即更換。乘雙層吊盤或在雙層吊盤上作業(yè)時,必須系好安全帶。

(2)溜灰管、溜灰節(jié)必須固定牢固。

(3)每班必須檢查提升系統(tǒng)各部件的連接、聲光信號及通訊裝置、鋼絲繩及繩卡、風水管接頭等是否完善牢固,如有損壞或故障,要及時處理后方準作業(yè)。

(4)井口上面的廢石、雜物等須及時清除,以防墜落傷人。

(5)鋼筋如工等工作應(yīng)在地面進行,起吊鋼筋、腳手架、錳鋼板時,規(guī)格必須統(tǒng)一,不準長短參差不一,下放錳鋼板每次只能下放一塊。

(6)操作前,需檢查電焊機、電源開關(guān)及線路是否良好,金屬外殼應(yīng)有安全可靠接地或接零,進出線應(yīng)有完整的防護罩,嚴禁暴露。

(7)施工期間應(yīng)保證通風暢通。

(8)焊割點周圍和下方應(yīng)采取防火措施,并應(yīng)指定專人監(jiān)護。

5 兩種支護形式的比較

(1)錨栓錨錳鋼板襯砌支護主要施工環(huán)節(jié)有3個。直接用錳鋼板作模板,從而節(jié)省了模板費用,還節(jié)省了支模和拆模的時間;取消了H型鋼,無需錨桿施工以及安裝H型鋼,從而節(jié)省了時間和成本。

(2)錨栓錨固錳鋼板襯砌支護采用厚度為340 mm的雙層鋼筋混凝土,質(zhì)量上得到了保證,提高了礦倉的耐久性。

(3)錨栓直徑為28mm,提高了錨栓的抗剪力。

(4)厚度為60mm的錳鋼板比厚度為50mm的錳鋼板其耐磨性要高。

(5)錳鋼板通過3～4根錨栓錨固,提高了錳鋼板的穩(wěn)固性。

(6)錳鋼板通過錨栓導(dǎo)向體與混凝土澆注成一體,增加了錳板板的牢固性。

(7)效益分析。以原礦倉為例。錨栓錨固錳鋼板襯砌支護的施工工期為30d,而錳鋼板掛靠襯砌支護工期需51d,可減少工期21d。錨栓錨固錳鋼板襯砌支護的成本47.19萬元,錳鋼板掛靠襯砌支護成本為74.43萬元,可節(jié)省費用27.24萬元。

由以上比較可知,采用錨栓錨固錳鋼板襯砌支護具有支護結(jié)構(gòu)簡單,成本低,施工工藝環(huán)節(jié)少,質(zhì)量上有保證,安全上可靠等優(yōu)點。

6 結(jié) 論

保國鐵礦原礦倉上采用錨栓錨固錳鋼板襯砌施工總工期29d,2008年8月份正式投入使用,使用1 a來,原礦倉狀況非常好,說明錨栓錨固錳鋼板襯砌應(yīng)用非常成功,實踐證明,儲礦倉采用錨栓錨固錳鋼板襯砌支護形式,結(jié)構(gòu)簡單合理,施工工藝環(huán)節(jié)少,施工工期短,成本降低,質(zhì)量可靠,安全有保證,可以在類似工程支護形式上推廣應(yīng)用。

[1]張洪海,姜志功,等.凌鋼集團北票保國鐵礦有限責任公司鐵蛋山礦區(qū)深部開采初步設(shè)計[R].煙臺:山東黃金集團煙臺設(shè)計研究工程有限公司,2004.

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[3]李相軍.銅綠山礦新主井礦倉堵塞治理方法[J].采礦技術(shù),2007,(2).

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2009-08-24)

趙海明(1970-),男,河北邯鄲人,工程師,主要從事采礦及井建技術(shù)管理工作,Email:zhhm1205@126.com。