崔建井

(中煤礦山建設(shè)集團(tuán)71工程處,安徽省宿州市,234000)

軟巖大斷面硐室聯(lián)合支護(hù)施工技術(shù)

崔建井

(中煤礦山建設(shè)集團(tuán)71工程處,安徽省宿州市,234000)

柳海礦箕斗裝載硐室處于松軟巖層中,周?chē)钟兄骶?、帶式輸送機(jī)巷及煤倉(cāng)等,因此硐室圍巖受力復(fù)雜。經(jīng)研究對(duì)硐室采用錨網(wǎng)噴+錨索+工字鋼桁架+混凝土聯(lián)合支護(hù),取得較好技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果。經(jīng)觀測(cè),硐室基本穩(wěn)定,未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。

松軟巖層 大斷面硐室 聯(lián)合支護(hù) 施工技術(shù)

1 工程概況

柳海煤礦位于山東省龍口市境內(nèi),該礦距離渤海灣海岸線僅1.5 km,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.9 M t/a。主井井深510 m,井筒凈直徑4.5 m,箕斗裝載硐室設(shè)計(jì)為上下兩室,硐室斷面最大處尺寸凈寬6.9 m,凈高12.1 m,深度5.9 m,硐室位于井筒中下部。主井對(duì)應(yīng)的另外一側(cè)為裝載帶式輸送機(jī)巷,裝載硐室和煤倉(cāng)通過(guò)裝載帶式輸送機(jī)巷相連,周?chē)猩蟼}(cāng)帶式輸送機(jī)巷、帶式輸送機(jī)聯(lián)絡(luò)巷、煤倉(cāng),帶式輸送機(jī)巷已施工完畢。

硐室位置垂直距煤1頂板30 m左右,硐室所在位置穿過(guò)三層巖石,硐室下部進(jìn)入鈣質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r大約1 m,向上穿過(guò)3.5 m厚的泥灰?guī)r,然后進(jìn)入鈣質(zhì)泥巖中。鈣質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r呈淺灰或灰黑色,含鈣泥巖微帶綠色,層理較發(fā)育,層面光滑,較致密堅(jiān)硬,含較多介形蟲(chóng)化石,易碎,呈塊狀,局部具有含水性。泥灰?guī)r呈淺灰色或淺灰白色,致密堅(jiān)硬,斷口平整,巖層溶洞裂隙較發(fā)育,含介形蟲(chóng)化石和山東螺化石,較穩(wěn)定,巖層具有含水性。鈣質(zhì)泥巖呈淺灰色,微帶綠色,致密堅(jiān)硬,性脆,破碎后呈塊狀,厚度較大,局部含水,較穩(wěn)定。

2 工程施工技術(shù)與工藝

2.1 井筒注漿加固

開(kāi)挖前,采用注漿方法對(duì)硐室穿過(guò)的井壁段進(jìn)行加固,加固標(biāo)高-454.8～-421.8 m。首先按照設(shè)計(jì)注漿的位置,從下向上注漿。注漿孔排距2 m,深度1.5 m。每排4個(gè)注漿孔,均勻布置在井壁周?chē)?注漿孔呈三花布置。漿液為水泥漿,水泥采用P.052.5硅酸鹽水泥,水泥漿配比為水泥︰水=1︰0.5,水泥漿攪拌均勻,在注漿過(guò)程中不得停止攪拌。注漿壓力為3～5 M Pa。注漿終壓5 M Pa。最后采用快凝水泥進(jìn)行封口。

2.2 井壁鋼結(jié)構(gòu)加固

井筒注漿完畢,在井壁刻槽安裝槽鋼進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加固。槽鋼彎曲成1/4環(huán)狀,直徑4500 mm,與井筒直徑一樣,在井筒內(nèi)環(huán)形布置,間距1 m,在每一個(gè)弧形槽鋼上預(yù)先開(kāi)兩個(gè)矩形孔,均勻布置在1/4弧形槽鋼的三等分處,孔的尺寸30 mm×40 mm。在安裝槽鋼的同時(shí),在每一個(gè)矩形孔的位置打錨桿眼,安裝錨桿固定。槽鋼、錨桿安裝完畢以后,噴射混凝土封閉。

2.3 箕斗裝載硐室支護(hù)參數(shù)

箕斗裝載硐室設(shè)計(jì)為三心拱斷面,掘進(jìn)斷面尺寸:計(jì)量設(shè)備處8034 mm×12494 mm,井筒處8034 mm×13929 mm。凈斷面尺寸:計(jì)量設(shè)備處6474 mm×10334 mm,井筒處6474 mm×12134 mm。采用錨網(wǎng)噴+錨索+金屬桁架+混凝土支護(hù)形式。錨桿為?20 mm螺紋鋼樹(shù)脂錨桿,長(zhǎng)度2200 mm。采用3根K2540樹(shù)脂藥卷錨固,間排距為800 mm×800 mm,三花布置,采用焊接鋼筋網(wǎng),網(wǎng)片尺寸700 mm×1000 mm,網(wǎng)孔尺寸100 mm×100 mm,逐扣連接。錨索為?18 mm鋼絞線,長(zhǎng)度8 m,采用1支CK2540(內(nèi)部)和3支K2540(外部)樹(shù)脂藥卷錨固。4A型桁架與井壁間通過(guò)鋼筋連接,桁架在澆注混凝土前架設(shè)完畢,用?20 mm鋼筋與井壁露頭鋼筋搭接,并且與桁架同標(biāo)高位置相連。

2.4 硐室施工

硐室施工采用臺(tái)階式短掘短砌施工方案。先對(duì)上室進(jìn)行挖掘、錨網(wǎng)噴、鋼結(jié)構(gòu)支架、混凝土澆注支護(hù)施工,成型后,再施工中室、下室部分。

(1)上室部分施工。上室掘進(jìn)及錨網(wǎng)噴支護(hù)后,暫不破除井壁安裝隔板及頂幫部桁架,兩者同時(shí)進(jìn)行,搭腳手架安裝拱部桁架,桁架之間采用角鋼拉桿三角連接,且每架桁架采用4組(8根)?20 mm×2200 mm錨桿配U型卡攬固定。按此循環(huán)把上室支架支護(hù)到井壁處,同時(shí)把隔板鋼架安裝完畢,用沙袋將上室與下室桁架連接口護(hù)好,然后對(duì)上室及隔板部分進(jìn)行整體立模澆注,破除上室井壁部分(破井壁時(shí),加密布置周邊眼及輔助眼,且留3圈眼不裝藥,按設(shè)計(jì)斷面尺寸爆破、擴(kuò)刷成型)。

(2)中室部分施工。從井筒內(nèi),利用吊盤(pán)沿隔板底部按寬、高為2 m、2 m在井壁爆破出一個(gè)導(dǎo)硐,從中間向周邊按設(shè)計(jì)尺寸擴(kuò)展。

用風(fēng)鎬刷掘,從井筒處向山墻方向按設(shè)計(jì)尺寸錨網(wǎng)噴施工到位,進(jìn)行幫部、山墻鋼支架安裝,立模澆注。

(3)下室及底拱部分施工。將下室井壁部分按設(shè)計(jì)斷面尺寸爆破、擴(kuò)刷成型,從井筒處向山墻方向按設(shè)計(jì)尺寸錨網(wǎng)噴施工到位,按設(shè)計(jì)深度挖底拱部分,進(jìn)行幫部、底拱及山墻鋼支架安裝,立模澆注。伸入井筒部分在下室底部架設(shè)井圈,井圈采用18 kg/m軌道在井壁打眼固定,在井圈上焊接托架及在井壁內(nèi)預(yù)埋軌道固定在下室底拱鋼梁上,自下而上架設(shè)工字鋼桁架,澆注混凝土成巷。

(4)出矸。在主井井底馬頭門(mén)處安裝1臺(tái)P-60B型耙裝機(jī)裝矸,礦車(chē)通過(guò)井底車(chē)場(chǎng)至副井出矸。

(5)澆筑底板混凝土。對(duì)已架設(shè)桁架進(jìn)行澆筑底板混凝土施工?；炷敛捎闷展杷猁}水泥、中粗砂碎石,混凝土配比為水泥︰砂︰石子︰水=1︰1.3︰2.24︰0.39,并按水泥重量的6%～8%加入早強(qiáng)劑和防水劑,按水泥重量的1%加入減水劑,以改善漿體的和易性和流動(dòng)性?；炷帘仨殧嚢杈鶆?澆筑過(guò)程中加強(qiáng)振搗,使其充分充填在桁架之間,澆筑混凝土標(biāo)號(hào)為C40。

3 與主井連接段的施工

硐室上一階段完成以后,開(kāi)始對(duì)主井井筒部分開(kāi)挖與支護(hù)。

3.1 開(kāi)挖與支護(hù)

圖1 主井井壁開(kāi)挖與支護(hù)順序

(1)首先開(kāi)挖一區(qū),見(jiàn)圖1,頂幫部掛網(wǎng),打錨桿,初噴混凝土,澆注桁架間混凝土。

(2)接著開(kāi)挖二區(qū),頂幫掛網(wǎng),打錨桿,安裝錨索,初噴混凝土,澆注桁架間混凝土。

(3)開(kāi)挖三區(qū),幫掛網(wǎng),打錨桿,初噴混凝土,澆筑主井井壁外的臺(tái)階。

3.2 靜力爆破

破井壁時(shí),加密布置周邊眼及輔助眼,且留3圈眼不裝藥,先放中間,周邊眼用風(fēng)鎬刷掘。主井井壁開(kāi)挖破壁時(shí),要控制炮眼數(shù)量和放炮面積,防止井壁脫落。裝藥量為眼深400 mm,裝藥系數(shù)不大于30%。

4 礦壓觀測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)方法

(1)每隔3 m布置一組觀測(cè)點(diǎn)。

(2)每組測(cè)點(diǎn)包括頂板、底板和兩幫4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)布置時(shí)保證頂?shù)走B線與兩幫連線垂直。

(3)幫部及頂部測(cè)點(diǎn)采用木樁楔,木樁楔長(zhǎng)度250 mm,外露50 mm。

(4)布置測(cè)點(diǎn)時(shí),根據(jù)鋼架間距以及拉桿的位置,保證測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置不影響架設(shè)鋼架。

(5)測(cè)點(diǎn)布設(shè)后應(yīng)作好記錄并編號(hào),在施工中注意保護(hù),以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

箕斗裝載硐室掘進(jìn)7 d時(shí),頂板下沉5 mm/d,單幫移進(jìn)量6 mm/d,底臌量7.5 mm/d。通過(guò)錨網(wǎng)噴及錨索支護(hù)15 d后,實(shí)測(cè)頂板下沉2 mm/d,幫移進(jìn)量3 mm/d,底臌量4.5 mm/d。30 d后基本處于穩(wěn)定。硐室在鋼結(jié)構(gòu)支架及混凝土支護(hù)后未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下大硐室施工,采用錨網(wǎng)噴+錨索+工字鋼桁架+混凝土聯(lián)合支護(hù),取得了較好的支護(hù)效果及經(jīng)濟(jì)效益。

(2)硐室施工前對(duì)上下段井壁進(jìn)行注漿及鋼結(jié)構(gòu)加固,是保證硐室開(kāi)口施工安全的有效措施。

(3)進(jìn)行硐室圍巖礦壓觀測(cè),掌握硐室圍巖動(dòng)態(tài)及其規(guī)律,為施工支護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

Large cross sectional chamber in soft rock:integrated support construction technology

Cui JianJing
(No.71 Dept,China Coal Mine Construction Group Corp,Suzhou,Anhui province 234000,China)

That Liuhaimine skip loading chamber is located in stratum of soft rock w ith the mine’s main shaft,belt conveyor roadway and coal bunker in the vicinity leaves the chamber under complexed stress condition.By adopting a combined support of bolting and shotcreting with wire mesh+anchor and cable+I steel girder+concrete,optimal technical and economic effects are achieved.Out of careful observation and monitoring,it is known that the chamber remains basically stable and no sign of damages is found.

soft rock,large cross sectional chamber,combined support,construction technology

TD353.5

B

崔建井(1964-),男,安徽蕭縣人,工程師,現(xiàn)任中煤71處鄒莊項(xiàng)目部經(jīng)理,曾發(fā)表論文多篇。

(責(zé)任編輯 張毅玲)