杜海林

冀中能源集團(tuán)冀中能源股份有限公司邢東煤礦 河北邢臺(tái) 054000

1 設(shè)計(jì)

1.1 規(guī)格形狀

矸石倉(cāng)主倉(cāng)體凈斷面為直徑7.2m的圓柱，上口為凈斷面直徑4m的圓柱，下口為長(zhǎng)軸7.2m、短軸1.25m由上到下縮口的橢圓柱設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的好處是可以在有限空間內(nèi)最大限度地增加矸石倉(cāng)的容量，壞處是施工困難，縮口處圍巖應(yīng)力集中。

1.2 倉(cāng)體

矸石倉(cāng)采用錨網(wǎng)梁臨時(shí)支護(hù)，錨桿采用φ22×3000mm超強(qiáng)螺紋鋼錨桿，每孔使用Z2360樹(shù)脂錨固劑兩卷錨固，間排距為800×800mm，使用φ14mm鋼筋梁，配合穹形托盤(pán)，φ6冷拔絲金屬網(wǎng)，要求錨桿預(yù)緊扭矩不低于450N·m；與倉(cāng)體連接處采用鋼絞線(xiàn)φ21.8×8500mm鋼絞線(xiàn)錨索加強(qiáng)支護(hù)，每孔使用三卷Z2360樹(shù)脂錨固劑錨固，間排距1600×1600mm，配合鋼托盤(pán)、木墊板等，要求上下兩道錨索邁步式交叉布置，錨索預(yù)緊力不小于120KN。永久支護(hù)采用鋼筋混凝土澆筑。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，澆筑厚度為500mm。環(huán)向筋和豎向筋均采用φ14mm的Ⅱ級(jí)鋼筋，環(huán)向鋼筋及豎向鋼筋接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，任意截面鋼筋接頭數(shù)量不得超過(guò)25%，鋼筋搭接長(zhǎng)度為700mm，鋼筋保護(hù)層厚度為100mm。拉結(jié)筋采用Φ8的Ⅰ級(jí)鋼筋，間距600mm[1]。

設(shè)計(jì)要求倉(cāng)體上口縮口處需要打設(shè)8.5m錨索加強(qiáng)支護(hù)，但從施工實(shí)際情況看，下口縮口處更加應(yīng)該打設(shè)8.5m錨索加強(qiáng)支護(hù)。因?yàn)橄驴诳s口處承載了圍巖應(yīng)力外還承載了上倉(cāng)體施加的重力，易發(fā)生倉(cāng)體滑坡事故。

1.3 矸石倉(cāng)給料機(jī)硐室

矸石倉(cāng)給料機(jī)硐室采用混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，厚度500mm。兩幫采用φ21.8×8500mm鋼絞線(xiàn)錨索加強(qiáng)支護(hù)，每孔使用三卷Z2360樹(shù)脂錨固劑錨固，配合鋼托盤(pán)、木墊板等，采用2.6m14號(hào)槽鋼連鎖，錨索間排距1600×1100mm，要求錨索預(yù)緊力不小于120KN。

1.4 分矸器

分矸器內(nèi)澆灌混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C30。分煤器各鋼板之間采用連續(xù)焊縫焊牢，焊縫厚度不小于10mm；分矸器各部件加工完成后要在地面試裝。

1.5 其他設(shè)計(jì)要求

矸石倉(cāng)下收口采用鐵屑混凝土抹面，抹面厚度為50mm；矸石倉(cāng)下口懸吊框架應(yīng)按給料機(jī)尺寸預(yù)先校核，確認(rèn)無(wú)誤后方可加工，并在地面試裝。

2 施工

2.1 施工工藝

矸石倉(cāng)施工工藝流程：給料機(jī)硐室擴(kuò)幫挑頂→給料機(jī)硐室澆筑→矸石倉(cāng)主體施工→分矸器、給矸機(jī)安裝。

矸石倉(cāng)主體施工工藝流程：打設(shè)導(dǎo)向孔（孔徑280mm）→擴(kuò)孔（反井鉆機(jī)擴(kuò)至1.2m直徑）→擴(kuò)毛斷面并錨網(wǎng)支護(hù)→支拱圈→綁筋→支模板→澆筑。

2.2 施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

（1）做倉(cāng)前提前放好線(xiàn)，確定好倉(cāng)心位置和腰線(xiàn)。放線(xiàn)后根據(jù)倉(cāng)心位置及時(shí)打設(shè)吊滑輪用錨索，為后期安裝吊桶做好準(zhǔn)備。

（2）擴(kuò)毛斷面：嚴(yán)格按照倉(cāng)心中線(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，澆筑倉(cāng)壁混凝土厚為500mm。因此，4m凈直徑需擴(kuò)至不低于5m毛斷面，打設(shè)炮眼，且保證由倉(cāng)心線(xiàn)至四周尺寸都不小于5m。7.2m凈直徑的則不低于8.2m毛斷面，其它規(guī)格同理。爆破時(shí)，5m毛斷面時(shí)，雷管分三段，按照掏槽眼、輔助眼、周邊眼打設(shè)，注意掏槽眼、周邊眼角度，并一次爆破，炮眼50—60個(gè)。8.2m毛斷面時(shí)，分兩個(gè)半幅依次爆破，每次炮眼依然為50—60個(gè)，一次爆破深度均為1.2m[2]。

（3）錨網(wǎng)支護(hù)：錨網(wǎng)支護(hù)作為第一層倉(cāng)壁支護(hù)，隨著向下擴(kuò)，需逐圈進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，支護(hù)需滯后底板一至三排，防止爆破損壞支護(hù)。支護(hù)只做錨網(wǎng)支護(hù)，不噴漿，保證后期澆筑成一個(gè)整體。支護(hù)時(shí)，8.2m毛斷面每圈需打設(shè)錨桿33-34根。

（4）支拱圈及模板：嚴(yán)格按照倉(cāng)心中線(xiàn)，向四周測(cè)量，打設(shè)拱圈固定錨桿，根據(jù)木板長(zhǎng)度2m，確定相鄰拱圈之間距離2m。需注意：拱圈支設(shè)時(shí)需固定牢靠，量好四周的寬度；變徑處拱圈周長(zhǎng)與其它地點(diǎn)長(zhǎng)度不同，支設(shè)拱圈選擇好拱圈，保證長(zhǎng)度，確保變徑過(guò)渡處倉(cāng)壁平、順、直。

使用模板的規(guī)格為長(zhǎng)×寬×厚=2×0.15×0.05m，根據(jù)模板長(zhǎng)度確定每澆筑一圈的高度為2m，每一循環(huán)的澆筑高度為2m的倍數(shù)（變徑處除外）。工程經(jīng)驗(yàn)證明，2m的高度略大于施工人員身高，便于操作，能夠滿(mǎn)足施工要求。擴(kuò)毛斷面自上而下擴(kuò)，每一循環(huán)澆筑時(shí)，確保擴(kuò)夠深度，自下而上支拱圈→綁筋→支模板→澆筑，逐圈進(jìn)行。

分矸器變徑處根據(jù)拱圈之間距離，由給料機(jī)口向上分別在0m、1.6m、3.2m、4.1m處支設(shè)拱圈，0-1.6m、1.6-3.2m、3.2-4.1m均為變徑，1.6m、3.2m處分別為長(zhǎng)軸7.2m，短軸3.6m、5.4m的橢圓。

（5）綁筋：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，綁筋時(shí)需注意確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度為100mm，且橫筋之間、縱筋之間需搭接足夠的長(zhǎng)度，尤其是上一循環(huán)與下一循環(huán)接茬處的筋要綁牢固。每個(gè)循環(huán)綁筋開(kāi)始時(shí)，需將縱筋預(yù)先埋入待澆筑層位以下不小于700mm長(zhǎng)（深度不夠可提前掰彎預(yù)埋），確保與下一循環(huán)縱筋的搭接長(zhǎng)度。

（6）澆筑：澆筑作為倉(cāng)壁第二層支護(hù)，混凝土澆筑質(zhì)量的好壞非常關(guān)鍵，7.2m凈斷面?zhèn)}體澆筑時(shí)，澆筑時(shí)注意隨時(shí)使用氣動(dòng)震動(dòng)棒進(jìn)行震動(dòng)，防止混凝土澆筑不密實(shí)的情況。

由上至下澆筑，混凝土攪拌后使用管子引流靠自重輸送進(jìn)行澆筑，既省時(shí)又省力。澆筑泵適合遠(yuǎn)距離澆筑以及帶壓澆筑（澆筑泵使用時(shí)必須保證混凝土輸送管的氣密性，否則澆筑不成功，具體操作可以先用澆筑泵打一些水泥，將管子內(nèi)壁護(hù)住）。澆筑時(shí)一定要嚴(yán)查澆筑厚度以保證質(zhì)量[3]。注意事項(xiàng)：

①關(guān)于跑漿，倉(cāng)底平頂、變徑處三圈橢圓澆筑模板支設(shè)時(shí)，容易出現(xiàn)板縫，需要將模板支設(shè)好后，在其內(nèi)側(cè)鋪好塑料布，防止混凝土漿液順著密封的板縫之間流出，導(dǎo)致流體狀混凝土跑漿，混凝土比例不正確，澆筑體不密實(shí)，致使強(qiáng)度降低。

②分矸器澆筑接近梁頂時(shí)，需人工用鐵锨將混凝土倒入，直至灌滿(mǎn)，最后使用6塊300*300的封口板將分矸器封口。

③注意倉(cāng)壁澆筑的厚度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不得低于500mm，且澆筑前，檢查綁筋質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

④澆筑過(guò)程中，需有專(zhuān)人在澆筑現(xiàn)場(chǎng)，觀(guān)察若有模板縫隙大，跑漿等狀況時(shí)，可及時(shí)處理。

（7）倉(cāng)底大梁及給煤機(jī)懸吊框架安裝。整個(gè)倉(cāng)施工難度最大的部分在倉(cāng)下口，施工時(shí)澆筑、鋼梁安裝相互交叉進(jìn)行。煤倉(cāng)下部硐室已在做倉(cāng)前澆筑至設(shè)計(jì)高度，矸石倉(cāng)最后一個(gè)循環(huán)擴(kuò)孔后，根據(jù)設(shè)計(jì)及激光線(xiàn)、倉(cāng)心線(xiàn)，安裝給煤機(jī)懸吊框架梁的4根6m長(zhǎng)40#槽鋼、起吊梁4根6m長(zhǎng)22#槽鋼，需注意安裝時(shí)梁的相對(duì)位置、間距，且保證梁水平安放。安裝好之后進(jìn)行澆筑，懸吊框架以上為倉(cāng)底下部硐室平頂，使用22根6m長(zhǎng)32#工字鋼，按照設(shè)計(jì)及激光線(xiàn)、倉(cāng)心線(xiàn)進(jìn)行布置。給煤機(jī)懸吊框架梁及其4根鋼梁對(duì)應(yīng)的上部硐室平頂32#工字鋼均有短梁與其兩兩連接作為骨架。向上上鋼梁可使用倉(cāng)上口吊桶的絞車(chē)進(jìn)行起吊，起吊時(shí)注意人員站位，并固定好防止滑落。工字鋼梁安放好后，需支模板澆筑，懸吊框架與工字鋼之間留有100mm厚間隙，為硐室平頂工字鋼的混凝土保護(hù)層[4]。

（8）分矸器。待硐室平頂澆筑好之后，進(jìn)行分矸器的安裝，分矸器作為整個(gè)倉(cāng)最關(guān)鍵、最復(fù)雜的部分，需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，這個(gè)環(huán)節(jié)務(wù)須嚴(yán)謹(jǐn)，以防出現(xiàn)錯(cuò)誤。

根據(jù)設(shè)計(jì)及激光線(xiàn)、倉(cāng)心線(xiàn)，確定分矸器大梁位置及方位，進(jìn)行固定，先使用4m的22kg/m的鐵道固定分矸器大梁，隨后逐塊拼接分矸器大梁兩側(cè)鐵板，然后在鐵板內(nèi)側(cè)使用鐵道作為加固。

（9）其它。倉(cāng)體施工與澆筑工序：倉(cāng)體高度不大，可以直接把矸石倉(cāng)毛斷面做完，然后從下到上一次性澆筑起來(lái)，澆筑強(qiáng)度高，施工速度快。缺點(diǎn)是施工危險(xiǎn)性大，需要作業(yè)人員高空作業(yè)。倉(cāng)體高度較高時(shí)，倉(cāng)體毛斷面施工與澆筑從上而下依次進(jìn)行，優(yōu)點(diǎn)是施工安全，不用搭設(shè)腳手架。缺點(diǎn)是兩次澆筑間隙的施工縫難處理[5]。

矸石倉(cāng)下口給煤機(jī)硐室擴(kuò)幫挑頂完工及時(shí)澆筑，否則擴(kuò)后長(zhǎng)時(shí)間不澆筑兩幫變形嚴(yán)重后還需重新刷幫。

整個(gè)矸石倉(cāng)施工工序中，施工難度最大部分在倉(cāng)下口，施工時(shí)澆筑、鋼梁安裝相互交叉進(jìn)行。一定要保證鋼梁的兩端有足夠的空隙填充物，防止倉(cāng)體變形擠壓鋼梁。倉(cāng)下口封口澆筑需保證下部支撐物的牢固性，多加穿桿固定，保證澆筑不會(huì)出現(xiàn)塌模。

3 安全注意事項(xiàng)

（1）矸石倉(cāng)施工考慮好上下人問(wèn)題，保證職工上下倉(cāng)的安全尤為重要，上下人員必須系好安全帶。

（2）倉(cāng)體施工到下口時(shí)一定要加固下口周?chē)锏溃虿捎门拍径绲姆绞?，保證最后一個(gè)循環(huán)下擴(kuò)8m及收口時(shí)，巷道不會(huì)整體坍塌，施工時(shí)人員必須系好安全帶。

（3）當(dāng)澆筑時(shí)搭設(shè)腳手架，倉(cāng)內(nèi)需搭設(shè)4套，最底層搭設(shè)至關(guān)重要，確保其根部牢固、穩(wěn)定，并使用錨桿、鐵絲等將同一水平的4套腳手架相互連接固定牢靠，腳手架頂部平臺(tái)，兩兩之間使用長(zhǎng)木板接通，木板需進(jìn)行固定，人員在腳手架上施工時(shí)，必須系好安全帶，一圈為2m，腳手架高度也為2m，每進(jìn)行更高一圈的綁筋、支模板時(shí)，使用腿部連接管再接一套腳手架，同樣的方法需固定好同一水平的4套腳手架，施工時(shí)人員須系好安全帶[6]。

（4）倉(cāng)內(nèi)爆破時(shí)，在倉(cāng)口上下口距離不小于70m處安排人員進(jìn)行警戒。倉(cāng)體做好上蓋后須掛上止進(jìn)入的防護(hù)網(wǎng)，防止重物掉落傷人。

（5）吊桶不用時(shí)及時(shí)提升至倉(cāng)上口，將吊桶口用木板及時(shí)蓋住，吊桶落至木板上。

4 創(chuàng)新及優(yōu)化

4.1 不用輸送泵

篩分新矸石倉(cāng)使用輸送泵泵送混凝土，1100矸石倉(cāng)、投料孔矸石主體澆筑時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，倉(cāng)上口使用混凝土攪拌機(jī)攪拌，攪拌好之后，依靠混凝土自重自流完成澆筑，與之前相比，減去輸送泵，降低了事故率，保證了澆筑施工的連續(xù)化。

4.2 澆筑縫處理

下一循環(huán)與上一循環(huán)澆筑體搭接時(shí)，上一循環(huán)澆筑體已完工至少20天，上一循環(huán)剛開(kāi)始澆筑前，在最底面處提前預(yù)留出200mm見(jiàn)方的孔6-8個(gè)（編織袋碼放或澆筑后人工戳出），待下一循環(huán)澆筑到與上一循環(huán)收口時(shí)，該孔始終高于下一循環(huán)混凝土澆筑液面，可保證循環(huán)之間的澆筑縫被混凝土全部充滿(mǎn)[7]。

4.3 分矸器加固

分矸器之間與矸石接觸，雖內(nèi)側(cè)被混凝土灌滿(mǎn)，但是為增加其牢固性，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在分矸器鐵板內(nèi)部順著鐵板向下，每500mm間距安裝22kg/m鐵道，以增加其牢固性。

4.4 下擴(kuò)出砟內(nèi)高外低

向下擴(kuò)砟倉(cāng)毛斷面時(shí)，根據(jù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，爆破打眼及裝藥時(shí)，可在倉(cāng)內(nèi)適當(dāng)變?yōu)?.2m擴(kuò)孔中心處低，倉(cāng)壁高的情況，有利于爆破后人工出砟，省時(shí)省力，但出于安全考慮，需注意內(nèi)外高差不宜大于1m[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

作為綠色礦山的典范，邢東礦已建成井下成套矸石充填工作面系統(tǒng)，矸石倉(cāng)作為緩沖倉(cāng)，發(fā)揮著舉足輕重的作用，立式矸石倉(cāng)的施工工藝與煤倉(cāng)施工相似，考慮到服務(wù)年限長(zhǎng)、相較于煤倉(cāng)需要承受更大的沖擊力，因此需更加牢固，通過(guò)介紹矸石倉(cāng)的設(shè)計(jì)，施工工藝，再提出矸石倉(cāng)施工過(guò)程中，人員在安全方面需注意的問(wèn)題，以及施工過(guò)程中的創(chuàng)新點(diǎn)及施工優(yōu)化，為礦井的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。