七采區煤倉倉壁分段式支護技術研究及應用

張長運 趙俊山 周猛猛

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概況

為提高趙樓煤礦七采區主運輸系統可靠性、連續性，提高開機率，充分發揮大功率回采設備的工作能力，結合七采區方案設計要求，在七采區膠帶巷上、下連接處設計施工七采區煤倉。考慮到已完成的1#～4#煤倉上下口及井壁均為砌碹結構，施工工期長，等待混凝土凝固期間易造成窩工怠工，砌碹模具加工工作量大，可循環復用性差，煤倉下口跨度大，下口頂板及幫部變形量大等缺點，對七采區煤倉施工設計方案進行系統優化，并根據施工過程中出現的問題及時修改施工方案，確保七采區煤倉施工的安全高效、經濟節約。

七采區煤倉自七采區膠帶巷下段底板開始垂直向下施工，將依次揭露：粉砂巖，黑灰色，厚層狀，質硬，厚度1.25 m，f=6～7；細砂巖，灰色，硅質膠結，堅硬，厚度0.5 m，f=7～8；粉砂巖，深灰色，裂隙發育，方解石脈充填，厚度1.5 m，f=6～7；泥巖，黑灰色，質密，性脆，易碎，厚度2.38 m，f=3～4；煤（3上①），塊狀，半光亮型煤，厚度1.09 m，f=2～3；泥巖，深灰色，成塊狀，易碎，厚度1.17 m，f=3～4；粉砂巖，深灰色，質密，性脆，厚度1.18 m，f=6～7；粉細砂巖互層，水平層理，局部含亮煤透鏡體，厚度2 m，f=6～8；泥巖，黑色，致密，性脆，質輕，厚度1.33 m，f=3～4。

2 支護設計

2.1 設計斷面

（1）上鎖口段。煤倉上鎖口段施工深2 m，凈斷面直徑7.0 m，毛斷面直徑8.0 m，S毛=50.3 m2，S凈=38.5 m2，砌碹厚度500 mm。

（2）倉體段。煤倉倉體段施工深8.43 m，凈斷面直徑7.0 m，毛斷面直徑7.4 m，S毛=43 m2，S凈=38.5 m2，噴厚200 mm。

（3）下鎖口段。煤倉下鎖口段施工深1.93 m，寬為6.4 m，S毛=36.5 m2，S凈=27.54 m2，兩幫砌碹厚度為500 mm。

七采區煤倉施工剖面圖如圖1。

圖1 七采區煤倉施工剖面圖（mm）

2.2 永久支護

（1）上鎖口段。上鎖口段采用錨網和澆筑混凝土聯合支護，如圖2。采用Φ20 mm×2500 mm的KMG500 無縱肋螺紋鋼錨桿支護，錨桿間排距為400 mm×400 mm，錨桿外露長度為400 mm，鋪設單層鋼筋網，規格為2040 mm×1080 mm，鋼筋網搭接長度1 個網格（120 mm），搭接后兩側采用12#鐵絲聯扣，每格聯1 扣，每扣扭結不小于2.5 圈。

圖2 七采區煤倉上鎖口支護圖（mm）

現澆混凝土強度等級C30，上鎖口段澆筑混凝土厚度為500 mm。澆筑時在外露錨桿上豎向捆綁扎鋼筋兩層，兩層間距300 mm，鋼筋距模板不大于100 mm，不小于30 mm。鋼筋采用Φ20 mm×2000 mm 全螺紋廢舊錨桿捆扎組成，捆扎用扎絲為雙股12#鐵絲，間距為150 mm。

（2）倉體段。倉體正常段為錨網噴支護方式，如圖3，錨桿間排距均為700 mm×700 mm，鋪設兩層鋼筋網，兩層鋼筋網間距100 mm，用螺帽和幫牌進行固定。錨索間排距1400 mm×1400 mm，錨索外露長度為100～150 mm，噴射混凝土等級為C20，噴厚200 mm。

圖3 七采區煤倉倉體支護圖（mm）

（3）下鎖口段。頂部采用錨網噴支護方式，如圖4，頂部密排工字鋼之外區域兩側各施工一排錨索鋼帶，錨索間距1200 mm，倉體周圍頂板錨桿間排距800 mm×800 mm；幫部采用錨網和澆筑混凝土聯合支護，錨桿間排距均為800 mm×800 mm，錨索間排距1200 mm×1600 mm，現澆混凝土強度等級C30，下鎖口段澆筑混凝土厚度500 mm。

圖4 七采區煤倉下鎖口段支護圖

（4）特殊支護。當遇到倉身圍巖裂隙發育、穩定較差、易造成圍巖片落及錨桿、錨索不易施工時，可先對倉身進行C20 噴射混凝土初噴，初噴厚度50～100 mm，然后再進行錨網索支護，錨索采用Φ22 mm×6200 mm 高強度低松弛預應力鋼絞線進行支護，以有效控制倉身片幫。

3 工藝流程及技術要點

3.1 主要施工內容及施工順序

① 施工準備：安裝人員、物料提升裝置；雙速絞車安裝；風機安裝；安設柵欄及巷道鋪底。② 煤倉上鎖口段掘進、澆筑混凝土。③ 煤倉倉體段掘進、噴漿。④ 煤倉下鎖口段掘進。⑤ 兩幫擴刷澆筑及伸縮缸壁龕施工。⑥ 煤倉下鎖口鋼梁安裝，澆筑防砸平臺混凝土。⑦ 煤倉上口梁安裝及澆筑混凝土。⑧ 回收物料及設備回撤。

3.2 技術要點

（1）對原七采膠帶巷上段部分巷道進行挑頂擴幫改造，作為煤倉下口給煤機硐室，節約了井巷工程量，加快了施工進度。

（2）煤倉上口2000 mm 范圍內砌碹支護，其余井壁進行錨網噴支護，施工Φ20 mm×2500 mm螺紋錨桿支護，間排距700 mm×700 mm，鋪兩層鋼筋網，兩層鋼筋網之間間距100 mm，用螺帽和幫牌進行固定。錨索規格Φ22 mm×3500 mm，間排距1400 mm×1400 mm，噴漿厚度200 mm。在滿足使用強度的基礎上，避免了全斷面砌碹的等待凝固時間，加快了施工工期。

（3）煤倉倉底為工字鋼與鋼筋混凝土結構，底部密排工字鋼，上面澆注776 mm 厚鋼筋混凝土，砌碹混凝土強度等級為C30。下落的煤矸在煤倉下口鋼筋混凝土平臺堆積成緩沖帶，避免了煤矸流對煤倉下口鋼梁的直接沖擊，增加了煤倉的使用壽命。

（4）煤倉上口為鋼結構倉口，主梁為I36b，次梁為12#礦用工字鋼，上鋪δ16 mm 鋼板。工字鋼采取除銹防腐處理。所有鋼結構配件均在地面一次加工成型，井下直接裝配，加快了施工進度。

（5）煤倉下口給煤機硐室部分為預埋工字鋼和密排工字鋼矩形砌碹巷道，墻部砌碹厚度500 mm，墻底腳鋪設δ20 mm 鋼板，墻內按圖示位置預埋8根32b 工字鋼梁作為支柱，墻上敷設32b 工字鋼墊梁和給煤機懸掛梁，然后墊梁上密排40b 和25b 工字鋼，密排工字鋼要求后期加縱筋焊接為一體。

（6） 施工漏頭錨桿，增加了砌體的阻力，防止砌體下滑，并用漏頭錨桿扎筋，保證了砌體的強度。

4 結語

（1）煤倉上、下鎖口段采用砌碹式支護，中間倉體段采用錨網噴式支護的設計，有效解決了原整體砌碹式支護煤倉施工周期長、砌碹模具加工工作量大等缺點，縮短了七采區煤倉完工時間，煤倉倉壁變形量、結構強度、抗煤流沖擊等性能均滿足使用要求。

（2）針對不同地質條件及受力狀態，對七采區煤倉倉壁的支護設計采用分段式支護，在滿足煤倉使用要求的基礎上加快了施工進度，具有良好的經濟效益及推廣價值。通過對該技術的應用增加了煤倉服務年限，減小了修復工作量，共計節約人工及材料費用50 萬元。