劉亞東

（冀中能源股份公司 東龐礦，河北 邢臺(tái) 054201）

1 概況

東龐礦是冀中能源股份有限公司的主力礦井，共2 個(gè)水平開采，一水平標(biāo)高為-300 m，二水平標(biāo)高為-480 m。主井落地標(biāo)高為-300 m 水平，主井底共有2 個(gè)主要煤倉，煤倉容量均為800 t，凈直徑為7.2 m，煤倉深約27 m，錨噴支護(hù)，編號為1 號煤倉和2 號煤倉。-300 m 水平井底煤倉是東龐井安全高效提煤重要環(huán)節(jié)，是東龐井的咽喉，自建礦以來經(jīng)過近40 多年的煤炭沖擊，導(dǎo)致煤倉壁破壞嚴(yán)重，局部片幫長6 m，冒頂高度4 m，深度3 m，并與300 主運(yùn)輸石門砸通，為加強(qiáng)煤倉壁支護(hù)強(qiáng)度，杜絕煤倉壁破壞范圍持續(xù)擴(kuò)大，保障地下煤炭資源安全高效輸出，開展了井底煤倉壁抗沖擊技術(shù)研究。

2 抗沖擊耐磨鋼板選擇

傳統(tǒng)的煤倉下縮口為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長期溜煤沖擊會(huì)對下縮口造成嚴(yán)重的破壞，出現(xiàn)混凝土被砸穿、鋼筋被砸斷、下縮口坡面不平順溜煤不順、煤倉片幫阻塞溜煤眼、溜矸損壞給煤機(jī)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。為更好的改善煤倉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，創(chuàng)造良好的放煤條件，使用合理的材料加固倉壁顯得尤為重要。

現(xiàn)階段，煤倉加固材料種類繁多且優(yōu)缺點(diǎn)各異。多用于地面煤倉使用的襯板材料具有摩擦系數(shù)小、耐磨等特點(diǎn)，但是造價(jià)昂貴，抗沖擊性也較差，且零配件較多不能滿足井下惡劣的條件要求。使用鐵砂替代河沙澆筑混凝土，在煤倉表面形成一層鐵砂層，這種加固方案施工難度大，混凝土的配合比容錯(cuò)率小，且需要單獨(dú)支設(shè)模板增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。耐磨鋼板抗沖擊能力強(qiáng)，摩擦系數(shù)小，材料選取方便，工序簡單，固定牢固即可起到良好的加固效果。

高錳鋼板是抵抗強(qiáng)沖擊、大壓力、物料磨損等耐磨材料中的最佳選擇，具有其他耐磨材料無法比擬的加工硬化特性，在較大沖擊載荷或較大接觸應(yīng)力的作用下，鋼板表層產(chǎn)生加工硬化，表面硬度由HB200 迅速提升到HB500 以上，從而產(chǎn)生高耐磨的表面層，而鋼板內(nèi)層奧氏體仍保持良好的沖擊韌性。高錳鋼最大的特點(diǎn)有2 個(gè)，一是外來沖擊載荷越大，其自身表層耐磨性越高；二是隨著表面硬化層的逐漸磨損，新的加工硬化層會(huì)連續(xù)不斷形成。高錳鋼的特殊性能，適于制作長時(shí)間經(jīng)受高沖擊物料磨損的耐磨構(gòu)件，長期以來廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建材、鐵路、電力、煤炭等機(jī)械設(shè)備中。尤其是近幾十年年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高錳鋼已成為磁懸浮列車、保險(xiǎn)柜、防彈車、鑿巖機(jī)器人、新型坦克等先進(jìn)設(shè)備中首選的耐磨材料。許多新型材料和現(xiàn)代表面工程技術(shù)在性價(jià)比上仍無法與高錳鋼相比。

鑒于上述原因及液壓支架采用高錳鋼板加工制造，通過切割報(bào)廢的液壓支架頂梁和掩護(hù)梁可以獲取高錳鋼板作為加固材料，因此決定采用高錳鋼板作為倉壁加固的襯板。

3 煤倉壁加固方案

3.1 高錳鋼板設(shè)計(jì)加工

根據(jù)-300 m 水平井底煤倉現(xiàn)場實(shí)際情況及鋼板重量，采用長2.0 m，寬1.8 m，厚度為20 mm的高錳鋼板作為襯板，襯板上按照間排距400 mm×400 mm 施工直徑為24 mm 圓孔，共施工25個(gè)圓孔，并在襯板上用直徑20 mm 圓鋼折成邊長為500 mm 的正方形作為配筋焊接到襯板上，每個(gè)襯板上焊接6 個(gè)。每塊襯板焊接2 個(gè)起吊環(huán)，起吊環(huán)采用40T 溜子鏈環(huán)，鋼板的2 個(gè)短邊用12 槽鋼焊接，并在槽鋼上施工直徑24 mm 圓孔，用于2塊鋼板連接，襯板加工設(shè)計(jì)示意如圖1 所示。

圖1 襯板加工設(shè)計(jì)平面及側(cè)視示意Fig.1 Plane and side view of liner processing design

3.2 現(xiàn)場施工方案

現(xiàn)場施工工序?yàn)榍謇砻簜}雜物—襯板上緊固錨桿—起吊豎立鋼板—澆筑混凝土。

在1 號溜煤眼上口分支處進(jìn)行封堵覆蓋，并在1 號溜煤眼下部安裝防護(hù)網(wǎng)。將-300 井底主井1號煤倉1 號溜煤斜巷下口砸漏以后堆積的碎渣及雜物裝罐清理干凈，并把軌道恢復(fù)接通。采用人工方式施工，按照自上而下順序?qū)⑵茐牡南飵秃凸绊敳糠秩看恋?，長度約6 m，施工過程中防止槽鋼掉落至煤倉中。

安裝鋼板時(shí)按照自下往上順序進(jìn)行安裝，采用厚20 mm 防砸耐磨鋼板（鋼板用支架護(hù)板加工）豎立鋪設(shè)在1 號溜煤斜巷下口巷幫，共鋪設(shè)3 層鋼板，每層3 塊鋼板，拼裝時(shí)必須確保已安裝鋼板固定牢固后才能安裝下一塊。每塊鋼板上施工直徑24 mm 圓孔，并在鋼板的一側(cè)焊接起吊環(huán)，每塊鋼板用25 根規(guī)格為φ22mm×1 500 mm 左旋無縱肋螺紋鋼錨桿（雙球母）固定，豎筋采用φ22mm×2 400 mm 頂錨桿，間排距按照400 mm×300 mm 方式綁扎，鋼板起吊環(huán)與頂部錨桿采用40T 溜子大鏈固定牢固。

按照自下而上的順序?qū)ζ瓶?5 m 范圍支盒子進(jìn)行澆注，澆注至1.8 m 位置后，搭操作臺(tái)向上進(jìn)行澆注。澆筑施工時(shí)，混凝土強(qiáng)度不小于C30，水泥425 號，水泥∶沙子∶石子=1∶2.59∶4.6，水灰比0.71。澆筑過程中必須使用振動(dòng)棒，使用時(shí)將振動(dòng)棒垂直或傾斜地插入混凝土中，振搗一定時(shí)間后即可，振動(dòng)時(shí)振動(dòng)棒應(yīng)上下抽動(dòng)；分層澆筑，振搗一層時(shí)，應(yīng)將振動(dòng)棒插入已振搗層中，以消除層間接縫。澆注后與頂板接實(shí)，最后將鋼板與煤倉壁搭接處采用噴漿方式順平。澆筑后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，要求每班灑水1～2 次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

由于上完鋼板后破口封堵嚴(yán)實(shí)，施工人員需由煤倉上口出來，因此在安裝最后的鋼板前需將上口皮帶停電閉鎖，將上口擋煤滑板打至2 號溜煤眼位置，并派專人看守。由救護(hù)隊(duì)人員自上而下對煤倉貼幫煤進(jìn)行清除，清理期間下口10 m 范圍嚴(yán)禁站人。

煤倉貼幫煤清除干凈后，人員帶好保險(xiǎn)帶后由下口進(jìn)入煤倉安裝最后2 塊鋼板，安裝完成后通過救護(hù)隊(duì)軟梯從煤倉上口出來。

4 安全措施

（1）施工前，將煤倉上口護(hù)罩移除，在煤倉上口搭設(shè)100 mm 厚架板，人員戴好保險(xiǎn)帶（將保險(xiǎn)帶固定在井口篦子上）后對煤倉上口四周煤渣清理干凈，人員站在架板上使用長柄工具將倉壁煤上部分找掉，然后使用軟梯，將軟梯固定在皮帶機(jī)頭上方橫梁上，人員佩戴好保險(xiǎn)帶后，站在梯子上使用長柄工具自上而下將1 號溜煤眼進(jìn)行找掉清理（人員必須站在即將清理倉壁煤的上方），最后使用高壓水管自煤倉上口對煤倉壁進(jìn)行沖刷。

（2）在煤倉內(nèi)清理倉壁煤人員必須隨身攜帶CH4、O2檢測儀，隨時(shí)檢查氣體濃度。施工期間人員必須佩帶安全帶，安全帶拴在專用起吊錨桿上。

（3）找掉完成后對1 號溜煤眼上口進(jìn)行封堵，防止掉渣傷人，并在1 號溜煤眼下部（施工地點(diǎn)上方）安裝防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)采用鋼帶梁支撐，鋼帶梁與溜煤眼壁（施工直徑22 mm×2 400 mm 螺紋鋼錨桿）用鐵絲綁牢，鋼帶梁上鋪設(shè)拔絲片網(wǎng)，片網(wǎng)搭接長度200 mm，每隔200 mm 用16 號鐵絲與鋼帶梁擰緊。

5 結(jié)語

東龐井-300 m 水平井底煤倉采用錨桿及配筋將抗沖擊強(qiáng)耐磨錳鋼板作為襯板砌筑到煤倉壁后，倉壁狀況非常好，沒有發(fā)生過片幫溜渣堵煤倉事故。有效保障了井底煤倉的正常使用，杜絕了倉壁繼續(xù)破壞的隱患，奠定了東龐井高產(chǎn)高效開采的基礎(chǔ)，打通了煤炭開采、運(yùn)輸、提升的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，具有極大的安全效益。說明抗沖擊強(qiáng)耐磨錳鋼板作為襯板加固煤倉壁的支護(hù)效果特別明顯，實(shí)踐證明，抗沖擊強(qiáng)耐磨錳鋼板作為襯板加固煤倉壁支護(hù)形式，結(jié)構(gòu)簡單合理，施工工藝環(huán)節(jié)少，施工工期短，成本低，質(zhì)量可靠，安全有保障，可以在類似工程支護(hù)形式上推廣應(yīng)用。