大斷面絞車硐室的施工與支護(hù)

【摘要】通過對平崗煤礦二水平絞車硐室施工過程進(jìn)行分析，提出了大斷面硐室施工時支護(hù)參數(shù)的合理選擇方法，以及在施工過程中應(yīng)注意的事項和需要重點解決的問題。

【關(guān)鍵詞】絞車硐室；硐室；施工；支護(hù)參數(shù)

0.前言

大斷面絞車硐室的施工與支護(hù)始終是煤礦井下巷道開掘的難點，其一是斷面較大，施工難度大；其二是支護(hù)參數(shù)難選擇，如果選擇不合理，不切合實際，就很難有效的支護(hù)硐室的圍巖，給以后硐室的使用帶來很多麻煩。平崗煤礦二水平大斷面絞車硐室的施工，提供了解決該問題很好的途徑與方法。

1.工程概況

平崗煤礦二水平絞車硐室設(shè)計拱形斷面，設(shè)計尺寸：長×寬×高=12m×8m×7m（拱高4m，墻高3m），支護(hù)采用管縫式錨桿、混凝土聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。硐室內(nèi)安裝型號為2JK-3/20雙滾筒絞車，滾筒直徑3m，電機(jī)功率400kW。硐室圍巖多以粗砂巖、粉砂巖為主，中間還夾著頁巖、凝灰?guī)r等，圍巖類型屬中等穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

2.硐室施工

2.1施工方式

由于該硐室跨度、高度均較大，采用全斷面一次性施工既不利于施工的安全，又不利于硐室的支護(hù)，因此，必須尋找一個合理可行的施工方式，以保證硐室安全順利的施工。經(jīng)過論證，決定采用正臺階工作面施工法，即將整個硐室分成上中下三個分層施工，每個分層的高度依次為2.5m、1.5m、3.0m，這樣既有利于施工的安全，又有利于鑿巖、爆破、支護(hù)等技術(shù)的實施。首先，先施工上分層2.5m，將2m長的拱形巷道全部按設(shè)計輪廓施工完，按設(shè)計要求，施工1m，支護(hù)1m，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。施工期間，術(shù)人員要及時深入井下進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，把上分層施工輪廓時（拱頂）每點（半m一個）半徑尺寸告訴給施工人員，施工人員要嚴(yán)格按給定尺寸施工，以保證輪廓線的圓滑，達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其次，再施工中分層1.5m。中分層的施工相對容易，關(guān)鍵是控制好中分層硐室兩側(cè)的輪廓線，要保證既不欠挖，也不超挖。經(jīng)過上分層及中分層的施工，硐室的最關(guān)鍵部位（拱頂）就已全部施工完，施工完的拱頂尺寸要保證達(dá)到設(shè)計要求，支護(hù)齊全。最后再施工下分層3.0m，下分層施工方式可以直接打眼、裝藥、放炮、出貨的工序進(jìn)行，要注意的是在施工時要保證硐室四周邦壁平直，以盡量保持硐室周圍邦壁的完整性[1]。

2.2光爆施工

光爆施工是保證在施工過程中盡量保持拱頂，邦壁的完整性，做到既不超挖，也不欠挖。爆破以后，硐室的拱頂、邦壁的眼痕率要達(dá)到60%以上，對保證硐室的形狀、硐室的自承能力、硐室的有效支護(hù)方面都起著積極的作用。為了保證光爆施工的質(zhì)量，在施工時應(yīng)注意以下幾點：

2.2.1光爆打眼的技術(shù)要求

（1）打眼要掌握“準(zhǔn)、平、直、齊”，即點要準(zhǔn)，掌釬要平，眼要直，眼底要落在一個垂直面上，使爆后工作面整齊。

（2）為確保達(dá)到準(zhǔn)確的要求，每次打眼前，找出巷道輪廓線來，眼位要準(zhǔn)確。

（3）確保達(dá)到：“平、直、齊”要求，打眼前要量好釬長，標(biāo)好記號。

（4）要定人、定位、定出每部鑿巖機(jī)打眼的順序。

2.2.2周邊眼距

周邊眼距直接關(guān)系到是否能有效的留出光爆眼痕，根據(jù)經(jīng)驗及巖性的性質(zhì)，確定周邊眼距為400-500mm。

2.2.3周邊眼裝藥量

周邊眼采取眼底集中空氣柱裝藥，即先將藥卷裝入眼底，再裝入小塊炮泥，最后在眼口用長度不少于300mm的炮泥塞緊。每個炮眼的裝藥量約在150-300kg。

2.2.4放炮順序

放炮順序決定光爆效果的好壞。一般放炮順序首先是掏槽眼，然后是輔助眼，最后是周邊眼，周邊眼必須是最后單獨放炮。

3.支護(hù)方式的選擇

3.1不選擇砌碹支護(hù)

（1）由于硐室跨度較大，采用砌碹支護(hù)時，如果工程質(zhì)量達(dá)不到要求，就很難保證有效支護(hù)硐室的圍巖。

（2）施工難度大。絞車硐室又高又寬，采用砌碹支護(hù)難度很大。一是工人在砌墻、砌帽過程中很費勁；二是在制做碹胎及架設(shè)時有一定的困難。

（3）施工速度慢。由于砌碹時需要運料、砌墻、砌帽、養(yǎng)生等一系列工序，每到工序都浪費時間，很難保證正常的施工進(jìn)度。另外，為保證絞車硐室的凈斷面，硐室的拱頂及邦壁都要事先掘出一定的空間，無形中增大了施工的工程量，同樣會影響施工的速度[2]。

3.2采用錨桿、混凝土聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

3.2.1理論根據(jù)

（1）根據(jù)工程類比法確定。工程類比法一般是把已開掘的巷道（采用錨噴支護(hù)并取得成功）的地質(zhì)開采條件與待開掘的巷道進(jìn)行比較，在條件基本相同的情況下，可以參照已開掘巷道，憑借工程師的經(jīng)驗和對工程的判斷能力選定待開掘工程的錨噴支護(hù)參數(shù)和類型。

通過參照同水平相鄰硐室、巷道的巖性、支護(hù)類型及參數(shù)確定該絞車硐室的支護(hù)參數(shù)。

（2）根據(jù)煤礦錨噴支護(hù)巷道圍巖分類表確定。根據(jù)礦井圍巖柱狀圖及開掘后的現(xiàn)場實際情況，結(jié)合圍巖類型巖性描述及開掘后周巖的穩(wěn)定情況看，該硐室圍巖類別為3類，屬中等穩(wěn)定巖層。

根據(jù)錨噴巷道混凝土參數(shù)參，圍巖為中等穩(wěn)定巖層、硐室或巷道，服務(wù)年限10年以上，凈跨度5～10m，其選擇參數(shù)為噴射混凝土厚度100-120mm，錨桿錨深1600-1800mm，間距600-800mm。

3.2.2支護(hù)參數(shù)的確定

（1）錨桿的類型、排間距的確定。根據(jù)上述理論依據(jù)，確定采用管縫式錨桿（施工時礦沒有別的類型的錨桿）配合混凝土聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，局部頂板破碎時使用金屬網(wǎng)。錨桿的支護(hù)參數(shù)為排間距0.8m×l.0m，管徑42mm，采用45號工字鋼制成，錨固力50-70kN。

（2）混凝土的選料、配比及噴層厚度。凝土所選的材料為水泥、砂、石子、水、速凝劑。水泥一般選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號425號；細(xì)骨料應(yīng)采用粒徑為0.3-3.0mm的中、粗砂，而盡量不采用細(xì)砂；粗骨料應(yīng)采用河卵石或碎石；水要清潔，不應(yīng)含有雜質(zhì)。

混凝土的配合比應(yīng)為：水泥：砂：石子=1：2.5：2.0，水灰比為0.45，速凝劑的摻入量為3-5%。

混凝土噴層厚度設(shè)計100mm，施工時初噴厚度30mm，復(fù)噴時達(dá)到設(shè)計厚度100mm[3]。

4.支護(hù)效果分析

看一個硐室的支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)的選擇是否合理，關(guān)鍵是要看經(jīng)過多年以后這個硐室圍巖是否完整，頂板及邦壁是否有冒落及冒落跡象。如果這個硐室服務(wù)年限時間長，但是在使用幾年以后，硐室就開始冒落，說明所選擇的支護(hù)參數(shù)是不科學(xué)的、不合理的。

經(jīng)過近10年的使用，到目前為止絞車硐室圍巖完整，沒有發(fā)現(xiàn)有冒落跡象，說明當(dāng)時的設(shè)計支護(hù)參數(shù)是合理的。

由于當(dāng)時施工時煤礦沒有普及使用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索，因此，只采用了管縫式錨桿。如果以后在施工類似的硐室，設(shè)計時應(yīng)盡量采用以高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)為主，配合錨索的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，支護(hù)效果會更好，服務(wù)年限會更長。

5.結(jié)語

平崗煤礦二水平絞車硐室施工斷面大（49m2），開鑿巖石立方量多（近800m3），施工難度大，給硐室施工帶來了一定的困難。但是在施工過程中采取了正確的施工方式，選擇了合理的支護(hù)參數(shù)，因此，取得了很好的效果，為今后施工此類硐室提供了值得借鑒的經(jīng)驗。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國礦業(yè)大學(xué).井巷工程[M].

[2]何滿潮等.中國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)理論與實踐[M]

[3]董偉等.復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面硐室施工技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2005，（7）：81-82.