桑洪偉
(臨沂華建建設(shè)集團(tuán)有限公司,山東 臨沂 276017)
郭屯煤礦2010年3月投產(chǎn),自投產(chǎn)后由于各回采工作面早班檢修,中夜班集中生產(chǎn),導(dǎo)致主井提升三班不均衡,中夜班提升壓力極大,嚴(yán)重制約回采工作面正常生產(chǎn)。針對(duì)此種情況,對(duì)礦井采掘系統(tǒng)重新進(jìn)行優(yōu)化,在各采區(qū)部署采區(qū)煤倉,將緩解主井提升和采區(qū)原煤生產(chǎn)運(yùn)輸壓力提到日程。
在各采區(qū)部署的煤倉中,四采區(qū)煤倉作為采掘系統(tǒng)優(yōu)化后的第一個(gè)工程,因其施工環(huán)境復(fù)雜,技術(shù)要求高,施工難度大,工期緊張而成為礦重點(diǎn)工程。
施工單位在施工中科學(xué)、合理優(yōu)化施工工序與工藝,采用新設(shè)備和創(chuàng)新技術(shù),安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成了四采區(qū)煤倉施工,為今后煤礦井下煤倉施工提供了經(jīng)驗(yàn)。
四采區(qū)煤倉施工主要包括倉頂硐室、煤倉、倉底硐室,工期為60d。
四采區(qū)煤倉由于受前期礦井開拓部署影響,其相對(duì)位置較為復(fù)雜,給煤機(jī)硐室位于礦井主運(yùn)膠帶巷內(nèi),要在不影響礦井主運(yùn)膠帶輸送機(jī)運(yùn)行的情況下施工給煤機(jī)硐室;四采區(qū)煤倉倉頂硐室位于四采區(qū)膠帶巷下方,煤倉上口距四采區(qū)主運(yùn)膠帶輸送機(jī)僅4m,施工煤倉時(shí)不能夠影響四采區(qū)主運(yùn)膠帶輸送機(jī)運(yùn)行。
煤倉剖面如圖1所示。
圖1 四采區(qū)煤倉剖面示意圖
煤倉:上鎖口高度2m,凈直徑5m;倉頸高度1.5m,凈直徑由5m過渡為7m;倉身高度16.5m,凈直徑7m,下縮口高度為5m由凈直徑7m的圓形過渡為長1.35m,寬為1.1m的矩形斷面。錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù),錨桿為Φ20×2400mm的高強(qiáng)螺紋鋼,間排距為800×800mm,錨索為Φ17.8×6000mm的鋼絞線,間距1600×1600mm;沿倉壁敷設(shè)φ8mm鋼筋焊制的金屬網(wǎng);噴射混凝土為砼C20,噴厚100mm;雙層Φ18mm螺紋鋼筋,澆筑混凝土強(qiáng)度為C30,澆筑厚度400mm。下縮口在錨網(wǎng)索噴+砌碹的基礎(chǔ)上焊制耐磨錳鋼板。
給煤機(jī)硐室:長度12m,凈寬5.2m,凈高4.2m,錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù),支護(hù)方式同倉身。
倉頂硐室:寬度6m,高度3.5~5.5m,長度為10m,錨網(wǎng)索噴+砌碹支護(hù),支護(hù)方式同倉身。
因工期緊張,優(yōu)化后施工方案如下:
(1)倉頂硐室和倉底硐室平行作業(yè);
(2)完成倉頂硐室施工后進(jìn)行反井鉆施工導(dǎo)硐;
(3)導(dǎo)硐施工完畢后按照從上向下的順序進(jìn)行煤倉擴(kuò)刷,擴(kuò)刷4m后使用32a工字鋼和厚度為10mm的花紋鋼板進(jìn)行煤倉封口并留出挖掘機(jī)出入口;
(4)煤倉擴(kuò)刷8m后,倉頂硐室砌碹和煤倉擴(kuò)刷同時(shí)作業(yè)(爆破時(shí)停止倉頂硐室砌碹);
(5)煤倉擴(kuò)刷完畢后按照從下向上的順序進(jìn)行給煤機(jī)硐室砌碹施工、焊接下縮口耐磨錳鋼板、煤倉鋼筋混凝土砌碹施工。
(1)倉頂硐室。為防止爆破對(duì)倉頂硐室上部巷道的破壞,倉頂硐室使用綜掘機(jī)進(jìn)行施工,局部斷面用風(fēng)鎬進(jìn)行擴(kuò)刷。
(2)倉身。倉身使用炮掘進(jìn)行擴(kuò)刷,擴(kuò)刷后及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)索噴支護(hù)。
(3)倉底硐室。因倉底硐室位于礦井主運(yùn)膠帶巷內(nèi),無法使用機(jī)械化設(shè)備,采取爆破擴(kuò)刷、挑頂。
(4)膠帶輸送機(jī)防護(hù)。①煤倉倉頂硐室上部膠帶輸送機(jī)防護(hù)。在倉頂硐室內(nèi)距煤倉上口3.5m處安裝30#工字鋼和12#礦用工字鋼防護(hù)架,工字鋼形成矩形方格(長為600mm,寬為400mm),再在工字鋼下方覆以菱形金屬網(wǎng)和廢舊膠帶用以防止爆破時(shí)矸石崩壞上部膠帶輸送機(jī)和減少爆破沖擊波對(duì)上部膠帶輸送機(jī)的破壞。②給煤機(jī)硐室處礦井主運(yùn)膠帶輸送機(jī)防護(hù)。使用12#礦用工字鋼對(duì)給煤機(jī)硐室及附近區(qū)域進(jìn)行架棚防護(hù)(為便于安裝、拆卸工字鋼架棚,所有工字鋼連接均為插接),再覆厚度為150mm的坑木和廢舊膠帶用以防止爆破時(shí)矸石對(duì)礦井主運(yùn)膠帶輸送機(jī)的破壞。
(5)施工機(jī)械的選用。影響本次煤倉施工的主要工序?yàn)楸拼蜓?、出矸和混凝土的攪拌和輸送。綜合分析煤礦機(jī)械化發(fā)展水平,選用以下設(shè)備:
①YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、MQS-50/1.7型幫錨桿鉆機(jī)、MQT-120錨桿機(jī)鉆機(jī);
②MWD2/0.12L型煤礦用液壓挖掘機(jī)進(jìn)行出矸;
③HBTS40-13-45型砼輸送泵輸送砌碹混凝土,JZC-200型混凝土攪拌機(jī);
④JH-14型回柱絞車;
⑤PZC-5I型噴漿機(jī)。
(6)炮眼的深度、布置、起爆順序的選擇。綜合考慮人工打眼能力和爆破后矸石塊度及功效,炮眼深度確定為1.2m。工作面配備6臺(tái)YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),選用藥卷Ф27×300mm、200g/卷的煤礦許用乳化炸藥和毫秒延期電雷管,用MFB-200型發(fā)爆器進(jìn)行起爆。在掘進(jìn)斷面內(nèi)共布置5圈172個(gè)炮眼。全斷面鉆眼,一次裝藥一次起爆,使用挖掘機(jī)將矸石耙至導(dǎo)孔內(nèi)。當(dāng)掘進(jìn)至距倉底硐室頂板1m時(shí),采用風(fēng)鎬刷出煤倉斷面,再將下面給煤機(jī)硐室使用爆破法刷出。
(7)模板尺寸的確定及施工方法。分析模板拼裝后的整體強(qiáng)度、施工難易程度和澆筑的連續(xù)性及澆筑質(zhì)量。模板采用厚度為50mm的木板加工而成,模板寬度為1.47m,高度為1m,每組模板15塊,共6組。每組模板采用扒釘連接,使用腳手架進(jìn)行加固,每次澆筑兩模。
(8)混凝土攪拌機(jī)與混凝土輸送泵的配套使用?;炷翞榈孛鏀嚢枵咎峁┏绷希?.7m3礦車運(yùn)至礦井主運(yùn)膠帶巷,由JH-14型絞車卸料,卸料后由人工給混凝土攪拌機(jī)上料,攪拌好的混凝土直接進(jìn)入噴漿機(jī)或混凝土輸送泵輸送至工作面。
(9)挖掘機(jī)的使用。①在倉頂硐室安裝30a工字鋼懸吊8T提升輪作為挖掘機(jī)的提升輪。懸吊提升輪必須固定牢固,使用過程中不準(zhǔn)有松動(dòng)現(xiàn)象。②倉內(nèi)進(jìn)行爆破時(shí)挖掘機(jī)須提升出煤倉,在提升輪外側(cè)設(shè)一移動(dòng)梁,以便將挖掘機(jī)移出煤倉到安全位置。移動(dòng)梁沿出車方向水平安裝,采用I30a工字鋼,長度5m。工字鋼梁兩端在倉頂硐室內(nèi)防護(hù)工字鋼梁上。
(10)腳手架。砌碹時(shí)采用Φ48.3mm鋼管搭設(shè)滿堂腳手架,立于已焊接成形的耐磨錳鋼板上,滿足承載要求。腳手架第一次搭設(shè)4m高,然后隨煤倉混凝土倉身的升高而升高,橫桿豎向間距取2m,以便和模板高度相適應(yīng)。便于隨操作面搭設(shè)操作平臺(tái)。在最底部200mm處設(shè)掃地桿和水平方向剪刀撐一道,并與倉身頂緊,確保各個(gè)立桿位置牢固不動(dòng)。
(11)人員爬梯。每節(jié)爬梯長3m,做好頂部擋板,防止高空墜物。爬梯每6m就改變攀爬方位,改變方位確保攀爬人員不會(huì)出現(xiàn)直線掉落,更方便施工人員及管理人員在攀爬6m后在改變攀爬方位的鋼管平臺(tái)上休息,隨著煤倉的逐步降低為保證施工人員的安全上下,在爬梯上安裝防墜器,施工人員在上下時(shí)必須按要求使用防墜器。人員上下時(shí)必須佩帶防墜器安全帶,并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。
在礦井生產(chǎn)時(shí)期進(jìn)行煤倉施工,是礦井特殊硐室施工中難度較大的一項(xiàng)工程,尤其是在煤倉上下均已安裝膠帶輸送機(jī)且不影響采區(qū)生產(chǎn)的情況下施工煤倉,難度更大。在四采區(qū)煤倉施工實(shí)踐中證明,架設(shè)工字鋼棚及松動(dòng)爆破的辦法保護(hù)膠帶輸送機(jī),倉頂硐室掘進(jìn)使用綜掘機(jī)減少對(duì)巷道應(yīng)力的破壞,在煤倉下口進(jìn)行混凝土送料等系列創(chuàng)新施工工藝,使用機(jī)械化設(shè)備,合理安排施工工序,在技術(shù)上是穩(wěn)妥可行、有效的。四采區(qū)煤倉僅用了56d就快速、安全、優(yōu)質(zhì)完成了施工任務(wù),對(duì)于生產(chǎn)礦井施工采區(qū)煤倉,提供了經(jīng)驗(yàn)。