礦井深部大型排水泵房擴修設計與施工關鍵技術

黃建民

（山東興楊礦業有限責任公司,山東 肥城 271608）

1 管路支撐的內涵與做法

1.1 管路支撐要求

泵房為直徑500mm大型管路，原管路支撐方法采用錨固與巷幫的鋼板捆綁固定。因巷幫嚴重變形，兩幫移近量對管路破壞較大，為不影響正常通水，經多次巷幫開鑿，錨固固定牌已不起作用，巷幫管路也有部分受擠傷痕跡。根據建筑桁架結構原理，加支撐腿，采取懸臂支撐方式，用橫梁托起并固定保證管路支撐效果。

1.2 理論研究與設計

設計支撐腿采用11#工字鋼進行制作，工字鋼底板部分焊接在一個厚度20mm鋼板上，鋼板規格500×500mm，鋼板四角各鉆一個Φ20的眼，用Φ20mm，長度1800mm錨桿錨固在底板上，錨桿底角做成反麻花樣式，用水泥砂漿全場錨固，保證整個固定體穩固可靠。衡量選用11#工字鋼，工字鋼兩排，支撐腿部分直接支撐管路，保證足夠的支撐力，橫向兩排支撐腿直接互相連接，組成一個整體，縱向焊接三角形連接11#工字鋼，保證是一個穩定整體。

1.3 施工

鋼梁架設要根據設計要求位置安設，開幫不得放炮，并且在保護好所有管路閥門的情況下用風鎬開掘巷幫，開幫前必須先檢查施工地點的支護狀況，找掉活矸活石，確保頂板安全后再進行開幫工作，對于阻礙管路敷設的錨桿要重新刷幫緊固后鋸斷多余部分。

鋼梁架設后，經過長期觀察，鋼梁穩定性很好，但在水泵開啟時，架體仍不能完全阻止管路的劇烈晃動，后期，在巷道管路水平的巷幫加強了一套固定裝置，在巷幫上參照支撐架底板錨桿錨固鋼板，用Φ18mm錨桿做固定捆綁管路，管路與墻之間加木墩作為支撐墊，通過這樣的改造，整個架體所承受橫向的作用力大大減小，保證了架體的長期穩定安全。

2 擴修施工的設計與施工

2.1 現場情況

原巷道巖性為砂巖，原噴體大量開裂變形，大部分巖體已暴露于空氣中，巷幫及頂板巖層在風化變形擠壓等作用下已變酥軟，擴修必須重新開幫要全部開掉巖層松動圈的破碎帶，約0.7m厚。

2.2 支護設計及施工

確定巷道最終設計寬度為5.5m，設計施工后要求巷道離開管路距離大于0.8m。

采用讓壓錨固原理，在正常樹脂錨固的情況下，采用讓壓錨桿，讓壓錨桿有抗沖擊能力強，有緩沖效果，當收到壓力擠壓過程中，錨桿上的讓壓管受壓變形，緩沖壓力，增加壓力釋放，保證錨桿在承壓過程中時時達到支撐效果。

錨桿選用高強讓壓預應力錨桿，錨桿直徑為20mm，長度為2400mm。錨桿株、排距800mm，每根錨桿均用3卷樹脂錨固劑固定，錨固長度不少于1050mm，錨桿外露（托盤外）長度為15～50mm，樹脂錨固劑直徑為25mm，每塊長度為350mm，錨桿均使用配套標準螺母緊固，錨固劑型號為MSK2535，每根錨桿錨固力不小于64KN（35MPa），扭緊力矩不小于300N.m。托盤為正方形，規格為長×寬=150×150mm，用10mm鋼板壓制成弧形。錨索設計頂板正中央一根，巷道拱形的兩腮部分各使用一根錨索，根據組合拱原理，拱形巷道最容易失穩的位置在拱形與直墻的接茬位置，所以錨索在兩腮部的支撐可有效防止接茬位置的破壞欲失穩。錨索應用直徑為17.8mm、L=6.5m的鋼絞線配合鎖頭、托盤使用，其中錨索的有效長度為6.2m，外露部分為300mm，每孔使用6塊樹脂錨固劑固定，錨固力不小于200KN(60Mpa)、預緊力不小于98KN（30MPa），托盤用長×寬×厚=300×300×20mm的鋼板制作。網采用直徑3.5mm的冷拔鐵絲制作的經緯網，網的規格為長×寬=2200×1200mm，網格為長×寬=100×100mm，網壓茬連接。噴漿支護初噴厚度60-70mm，復噴厚度50-60mm。

2.3 起重鋼梁架設

起重量采用設計長度為6m的Ⅰ22型工字鋼，工字鋼的架設成為一個問題。起重量重量大，長度大。將架設鋼梁位置的頂板上掏槽，掏槽深度不少于6.6m，每一頭長出300mm，使鋼梁架設后有一定的承壓空間。起重鋼梁到位后用10T手拉葫蘆進行起吊，腳手架撤除到起重量安設點，采取一頭起吊，插入槽后深入再起另一頭。其施工人員不少于6人，全部要站在安全地點。起吊完成塞入槽后，在起重量兩頭使用讓壓錨桿進行固定，一根鋼梁采用8根錨桿，用厚度不少于30mm鋼板作為托架進行固定。錨桿采用右旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿直徑為20mm，長度為2100mm。

3 反拱底板澆筑

巷道頂幫施工完成后要對巷道的底板進行澆筑施工反拱，兩墻開出后，首先向下開挖墻基礎，按開出寬度向下開挖不小于1m，剔出原反底拱配筋，重新布置配筋與原配筋焊接，最后澆出基礎；墻體要壓在澆筑基礎上。所有泵基礎全部更換一體底盤，基礎重新抹底。

鋼筋籠子采用直徑18mm的螺紋鋼焊接成鋼筋框架，每斷面用兩個框架搭接組成，每個框架外緣弧長3.2m，內緣弧長3.0m，每組鋼筋籠子弦長5500mm，框架橫向截面為200×200mm，框架內緣縱向焊兩根縱筋，用于錨桿壓盤固定，兩根縱筋間距為80mm，框架間距為1m，焊點強度不低于鋼筋強度。

底板澆筑澆筑采用澆注混凝土作為永久支護，一次澆筑所用混凝土強度標號為C20，C20配比為：水泥:沙:石子=1:1.76:3.41。

4 施工效果

工作完成后3個月進行現場勘測，巷幫移近量5cm，頂板無變形，錨桿錨固力正常，達到和超過了預計目的，管路支撐保證水泵正常開啟，支撐架和起重鋼梁無變形。