煤礦特大裝載硐室施工工藝探究

解志朝 喬志

摘要：麻家梁礦主立井箕斗裝載硐室為新型特大裝載硐室。該裝載硐室設計比較復雜，為雙側通過式，總高度41m，硐室總掘進體積5707m3，澆筑混凝土量1060m3，計劃工期106天，經過優化施工方案，合理組織施工，該硐室在安全無事故和質量全優的情況下共用工期51天，比計劃工期提前了55天，創出了硐室施工新記錄。

Abstract： The main vertical shaft dumping chamber of Majialiang Mine is a new type of extra large loading chamber. The design of the loading chamber was complicated. It was a double-pass type with a total height of 41 meters， a total digging volume of 5707m3， a concrete volume of 1060m3， and the planned construction period was 106 days. After optimizing construction plan and with reasonable construction organization， the chamber was completed in 51 days in the case of no accidents and excellent quality， 55 days ahead of the planned construction period， creating a new record of chamber construction.

關鍵詞：特大裝載硐室；優化施工方案；硐室施工新記錄

Key words： extra large loading chamber；optimized construction plan；new record of chamber construction

中圖分類號：TD264 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0116-03

0 引言

近幾年隨著我國加快推進煤炭產業的結構調整步伐，大型現代化礦井成為煤炭資源開采主體，千萬噸大型現代化礦井也逐漸增多。在大型礦井中設計優化和采用新工藝施工也逐步研究推廣，下面以麻家梁礦井裝載硐室施工闡述新型特大裝載硐室的施工工藝。

1 工程概況

麻家梁礦位于山西省朔州市，隸屬大同煤炭集團有限責任公司，設計年產1200萬噸，礦井采用主、副、風立井開拓方式。

麻家梁主立井箕斗裝載硐室設計為雙側通過式，硐室上部井筒加固段5m，裝載硐室段36m；該硐室設計比較復雜，為新型特大硐室，圖1。

該箕斗裝載硐室為東西方向布置，硐室斷面為矩形，各水平斷面特征：

①+11.000m～+6.000m為井筒加固段，雙層鋼筋混凝土支護。

②+6.000m～+5.500m為裝載硐室頂部，斷面為矩形，東西方向，凈寬8175mm，掘進寬度9175mm，長度為6530mm，支護厚度500mm，采用錨索+工字鋼+混凝土聯合支護，錨索為Φ15.24×7300mm預應力鋼絞線配專用鎖具，外漏300mm，錨索間排距為2500×2450mm；工字鋼型號為36a，長度為7323～10431mm，兩側各17根，間距為350～400mm，混凝土強度等級為C35。

③+5.500m～+3.000m段，井筒部分同基巖段，硐室部分斷面為矩形，規格為8175×4700mm，支護厚度500mm；采用單層鋼筋混凝土支護。縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

④+3.000m～-0.400m段，井筒部分和硐室部分斷面均為矩形，井筒東西方向布置，井筒部分規格為9600×6400mm，硐室部分規格為8175×4700mm，支護厚度均為500mm；采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑤-0.400m～-19.310m段，井筒部分和硐室部分斷面均為矩形，東西方向，井筒部分規格為9600×6400mm，硐室部分規格為7175×4700mm，支護厚度均為500mm；采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑥-19.310m～-21.000m段，井筒部分南北方向斷面為矩形，規格為9600×6400mm；井筒部分東西方向為弧形，同井筒規格；支護厚度均為500mm，采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

⑦-21.000m～-30.000m段，井筒部分南北方向斷面為矩形，規格為9600×6000mm；井筒部分東西方向為弧形，同井筒基巖段規格；支護厚度均為500mm，采用單層鋼筋混凝土支護，縱向鋼筋與豎向鋼筋均采用直徑20mm的螺紋鋼筋，間距300mm，混凝土強度等級為C35。

2 硐室地質概況

該硐室穿過的巖層為砂質泥巖、粉砂質泥巖中粒砂巖、泥巖、煤。

3 施工方案選擇

由于該硐室較高，兩側跨度較大，采取裝載硐室部分與井筒部分同時分層下行施工，各分層硐室部分采用導硐法掘進施工方案。

根據設計相關部位特征按3.0m～4.0m分為11個分層，逐層進行施工。施工時井筒部分超前硐室部分一個分層，便于預留矸石。施工順序見圖2。

4 輔助系統及設施準備和優化

通風系統、壓風系統、供電系統、排水系統、安全監控系統、通訊照明等利用井筒施工期間鑿井裝備進行施工，另為保證裝載硐室施工安全和質量，采用新工藝、新設備進行施工。

①采用1臺HZ-6型和1臺HZ-4型中心回轉式抓巖機抓巖；采用兩套單鉤提升，主提絞車JKZ-2.8/15.5，4m3座鉤式吊桶，副提絞車2JK—3.5/20，4m3座鉤式吊桶，翻矸落地，裝載機配合自卸汽車排矸。

裝載硐室兩側跨度比較大，抓巖機不能滿足出矸要求，每段高先將井筒內矸石排2.0m左右，然后采用簡易耙斗機進行倒矸石，將兩側矸石倒至井筒內，再用抓巖機出矸。

②砼攪拌及運輸系統。采用井口攪拌站攪拌混凝土，兩臺JS-750強制式攪拌機配自動計量配比裝置上料攪拌混凝土，在攪拌站出料口處設置溜灰槽，封口盤靠近攪拌站處設置下灰口，下灰口下安裝6寸膠管至固定盤上，固定盤上設兩臺2.4m3底卸式吊桶。施工時攪拌后的混凝土通過溜槽和溜灰管溜入放在固定盤上的2.4m3底卸式吊桶中，然后利用主、副提升絞車送入井下。經2個分灰器和6個溜灰槽流入模板內。

③吊盤：裝載硐室施工前，在吊盤上裝載硐室開口方向安裝護攔，護攔安裝長度為硐室掘進寬度，護攔高度不低于1500mm，防止施工期間從吊盤上向下墜人墜物。

④模板：按照裝載硐室設計規格（矩形斷面）采用新型模板框架進行組立模板，模板框架選用20#槽鋼，每根槽鋼上按2m間距要加工直徑30mm孔，各變斷面角點采用穿銷連接，共加工5架。

硐室部分混凝土施工采用50×300×1200mm鋼模板，接茬處每隔1.2m設一自制的接茬鋼模板，接茬模板上部300mm做成楔形敞口式，滿足澆筑和振搗要求。

施工硐室時綁扎好鋼筋后，先按模板框架上打設孔位置在硐室墻部打設錨桿，然后安設框架，上下兩層框架間距為1200mm（槽鋼中至中）。鋼模板豎向擺設，模板兩端擺放在槽鋼中間，模板間用模板卡卡牢，最后進行校正加固。

5 施工工藝概述

該硐室頂板南北向跨度大，為保證安全施工，第一分層（+6.000m～+3.000m）采用一側導硐掘進，將頂板錨網索噴支護好后，再將剩余部分按設計掘出，對頂板進行錨網索噴支護支護。

第一分層施工順序為向下掘進6-7m，將矸石出至第一分層底部，然后按設計綁扎該分層內裝載硐室墻部和井筒鋼筋——組立硐室內墻部模板，落整體金屬模板——整體澆注該分層裝載硐室和井筒混凝土——安裝硐室頂部工字鋼梁，組立頂部模板，澆注頂部混凝土——出矸正常向下掘進并保持下部井筒部分預留一個分層的矸石——綁扎鋼筋——組立模板——澆注混凝土——脫上一分層模板；以下各分層施工順序同上，施工至操作硐室位置時，按設計施工操作硐室。

5.1 掘進

井筒段掘進施工采用SJZ—6.10型傘鉆，六臺YGZ-70風鉆打眼；4.5m長六角中空鋼鉆桿，Φ55mm “十”字型或柱齒合金鋼鉆頭；二級煤礦許用水膠炸藥，藥卷規格為Φ45mm；I—VI段段7.0m長腳線毫秒延期導爆管配毫秒延期電雷管引爆；井口380V交流電源全斷面一次起爆。井筒每段高打眼角度盡量向兩側硐室偏斜，爆破時將兩側硐室1-2m巖石掘出。

硐室掘進采用導硐法施工，采用鉆爆法掘進，鉆眼用YT28型風鉆配Φ22×2200mm六棱中空鋼釬桿﹑Φ42mm一字合金鋼鉆頭鉆眼；爆破采用Φ35×200mm水膠炸藥， 7.0m長腳線半秒延期導爆管配毫秒延期電雷管引爆，井口380V交流電源起爆。由于該硐室頂部跨度較大，為了保證施工安全和臨時支護質量，在第一分層掘進時，采用硐室前進方向左側4000mm導硐掘進；為保證硐室頂部混凝土澆注質量，掘進頂板標高比設計尺寸高出200mm，便于以后安裝工字鋼梁，有足夠的空間進行澆注頂板混凝土；將頂板進行錨索和錨噴支護后，再將右側剩余部分掘進至設計規格，進行錨索和錨噴支護，然后綁扎鋼筋組立模板、澆注混凝土，安設1#工字鋼梁，澆注頂部混凝土。為便于施工以下各分層也先將左側4000mm掘出，再將剩余部分掘進至設計規格。導硐施工順序圖如圖3。

5.2 支護

由于該硐室跨度較大，掘進寬度9175mm，頂板巖性為泥巖和砂質泥巖互層，兩側硐室開口處向里1000mm和3000mm位置，按2000mm間距增設四根Φ15.24×12000mm錨索進行護頂，另按800×800mm間排距打設Φ20×2400mm的錨桿，錨桿后掛Φ6mm鋼筋網片。

由于每分層段高都在3.0m以上，各分層組立模板前在硐室及井筒內采用2寸鋼管搭設工作臺，上面鋪設鋼架板。鋼筋綁扎完畢后，利用原打設的錨桿以及槽鋼定位組立模板，待模板以中線組立校正好后，用錨桿將槽鋼固定牢固，然后豎向擺設模板，上下兩層模板間接縫用20mm厚木板背牢，每塊模板與巖壁間另加50×50mm方木撐桿。混凝土在地面攪拌站攪拌后用底卸式吊桶運送混凝土至吊盤分灰器，通過分灰器溜槽通過溜灰管或專門制作的溜槽流至硐室內工作臺，由人工反锨扣至模中，或直接入模。

6 結束語

麻家梁礦井箕斗裝載硐室設計復雜，地質條件差，施工前將原有輔助系統進行了改造，保證了各系統安全和效率；針對硐室頂板跨度大，施工困難，采用導硐施工，并在原設計基礎上增加錨索和錨網噴支護，保證了頂板施工的安全和質量；在硐室主體部分施工時，采用模型框架新工藝組立模板，增加了模板組立的牢固性，杜絕了跑模現象；利用錨桿固定模型框架，增強了本層混凝土整體牢固性，防止了混凝土下沉現象。經過以上精心部署和措施從各環節和細節上為硐室施工的安全、質量、進度提供了保障。

麻家梁礦井箕斗裝載硐堪稱亞洲最大的煤礦雙側箕斗裝載硐室。計劃工期106天，實際從2010年6月12日開工至2010年8月1日竣工，共用工期51天，比計劃工期提前55天。現該工程已經過竣工驗收，質量全優。

參考文獻：

[1]仲松，張學會.特大型煤礦主井井底箕斗裝載硐室設計及工程實踐[J].煤炭工程，2018（09）.

[2]李龍生.氧化帶、大斷面硐室施工工藝[J].價值工程，2014（13）.

[3]郝熠熠.麻家梁礦裝載硐室泥質圍巖力學特性與加固技術研究[D].煤炭科學研究總院，2014.