孫棟良
(淮河能源控股集團張集煤礦,安徽 淮南 232000)
煤礦井下煤倉是煤炭運輸不可缺少的環(huán)節(jié),對于調節(jié)和緩沖煤炭的運輸起著十分重要的作用。本文介紹的采區(qū)煤倉主要用于張集煤礦二期工程北翼采區(qū)煤炭的臨時貯存,可以避免因運輸系統(tǒng)不暢造成的礦井減產停產。北翼1煤采區(qū)煤倉由倉帽、倉體、雙縮口、裝載硐室等組成,空間立體交叉,工藝復雜,出現(xiàn)了作業(yè)人員識圖難、相關參數(shù)技術測量難等實際問題,嚴重制約了煤倉施工進度和效率?;诖?,如何解決“兩難”成了煤倉施工的關鍵問題。
煤倉施工前按照工程設計在巷道頂板上安裝天輪,用于提升人員、篦子網(wǎng)、風水管線、整體金屬模板,配套安裝各類保護設施。采用雙層25b 工字鋼搭建封口盤,中間預留1900 mm×1900 mm 的提升、溜砼和通風等通道,其他裸露部分使用8 mm花紋鋼板覆蓋;煤倉倉帽、漏斗及裝載硐室等采用木制模板支模澆筑,利用δ70 mm×200 mm 大板做碹骨,δ30 mm×200 mm 木板做模板,并配合使用腳手架進行固定連接,碹骨與碹胎之間采用鐵釘釘牢;倉體段采用Φ7200 mm×2200 mm 鋼模板整體滑移澆筑。煤倉下縮口與裝載硐室相貫,斷面為矩形,頂部與煤倉下縮口融合為一體。
北翼1 煤采區(qū)煤倉倉體設計直徑7.2 m,倉帽縮口至直徑4 m,裝載硐室預留兩個縮口,倉體總高度42 m。煤倉采用反井施工、爆破、支護、滑模澆筑、碹板骨架等施工工藝,施工前采用LM-250型反井鉆機施工Φ1800 mm 鉆孔,煤倉下口建立出貨系統(tǒng),倉體采用爆破方式逐段施工至直徑8.2 m,倉體由上至下綁扎鋼筋澆筑混凝土,倉體段使用直徑Ф22 mm×2000 mm 錨桿掛鋼筋網(wǎng)臨時支護,另外使用同規(guī)格錨桿外露500 mm,間排距1000 mm×1000 mm 進行掛壁支護。煤倉倉帽段為漏斗形,高度4 m,由上而下由凈直徑4 m 呈倒漏斗狀漸變?yōu)閮糁睆?.2 m。煤倉縮口與裝載硐室相貫,由上至下由凈直徑7.2 m 呈兩個漏斗狀漸變?yōu)閮蓚€凈長×凈寬=1250 mm×1500 mm 縮口,裝載硐室長11 m,凈寬×凈高=5200 mm×5550 mm,掘進一段支護一段澆筑一段。
(1)臨時支護。倉帽及裝載硐室均采用錨網(wǎng)噴支護形式進行臨時支護,倉帽、倉筒過煤段及裝載硐室使用Φ22 mm×2500 mm 錨桿,間排距800 mm×800 mm,倉筒段錨桿間排距1000 mm×1000 mm,鋼筋網(wǎng)均采用Φ6.0 mm×2100 mm×1100 mm鋼筋網(wǎng),相鄰網(wǎng)之間壓茬100 mm。
(2)永久支護。倉帽為雙層鋼筋砼支護,砼厚度500 mm,倉筒為砼支護,砼厚度500 mm,裝載硐室為錨網(wǎng)噴+雙層鋼筋砼支護,砼厚度800 mm,砼強度均為C30;縮口使用CF60 金剛砂混凝土充填。鋼筋網(wǎng)采用豎筋Φ16×300 mm,環(huán)筋Φ20×250 mm(內外環(huán)筋分別沿r3650 mm 和r4050 mm 布置)。
(3)其他相關支護參數(shù)。上口硐室刷擴錨桿規(guī)格Φ22 mm×2500 mm,間排距為800 mm×800 mm,網(wǎng)片采用Φ6.0 mm×1700 mm×900 mm 鋼筋網(wǎng),相鄰網(wǎng)之間壓茬100 mm,支護后噴漿加固。支護錨桿為高強錨桿,采用Ⅱ級鋼筋制作,每根錨桿配兩卷樹脂錨固劑,扭矩力不小于140 N·m,抗拔力≥100 kN,網(wǎng)片搭接100 mm,搭接處每隔200 mm 使用鐵絲綁扎。
(1)倉帽。北翼1 煤采區(qū)煤倉上口倉帽為倒錐狀,以煤倉中心線呈軸對稱,通過煤倉剖面圖就可以直觀地量取各部位結構尺寸,方便給出施工樣圖。通過截取曲線長度,最終確定木碹骨加工尺寸。通過測量綁扎的雙層鋼筋網(wǎng),就可以方便得出鋼筋長度,進而得知材料需求量,根據(jù)模擬圖形還可以指導錨桿如何布置才能避免與鋼筋網(wǎng)發(fā)生干涉。另外利用三維建模可以直觀給出三維矢量圖,便于快速生成倉帽段木碹板尺寸,便于設計加工圖紙,如圖1。
圖1 倉帽
(2)倉體及裝載硐室。倉體各部位鋼筋及錨桿支護方式簡單明了。裝載硐室與煤倉下縮口相貫,需要使用鋼筋混凝土澆筑施工,從圖上可以直觀看到22#工字鋼和11#工字鋼搭接方式及外露長度、幫部山墻鋼筋壓茬及間排距。如圖2。
圖2 裝載硐室
(3)縮口。兩個縮口中心線與上口倉體中心線不重合,使雙縮口圓錐體、倉體圓柱體及縮口相互之間呈非正規(guī)相貫。利用煤倉平面圖及剖面圖很難給出施工大樣圖,利用三維建模,可以直觀給出縮口的三維矢量圖,便于快速生成兩個縮口每米樣條曲線,生成施工大樣圖及澆筑時碹骨的設計尺寸,如圖3。
圖3 下縮口
北翼1 煤采區(qū)煤倉施工是以煤倉上口標高控制鉛垂深度,以煤倉中心線控制整體尺寸,主要采用光面爆破,嚴格控制掘進輪廓,堅持“掘進一段支護一段”的方式直到煤倉下口裝載硐室位置,澆筑結束拆除鋼模板,然后根據(jù)煤倉中心線,找準兩個縮口所在圓柱形倉體的位置,控制縮口尺寸,由裝載硐室自下向上澆筑至煤倉下縮口,下縮口與倉筒搭接后,即完成煤倉施工。利用三維建模技術構建了倉帽、倉筒、縮口及裝載硐室等空間模型,清晰地表達了各部分之間的相互銜接關系,使整個施工工藝形成了一個有機整體,作業(yè)人員才能精準施工每一道工序。整體模型圖如圖4。
煤倉上口倉帽便于職工識圖分析,綁扎雙層鋼筋間排距、壓茬及呈一定角度敷設。但兩個縮口為中心線與煤倉中心線不重合,兩縮口搭接處使用的木碹板加工尺寸不易計算。根據(jù)設計尺寸,利用三維建模及邏輯運算功能,建立縮口實體立體圖,提取相貫線,然后利用平面依次截取樣條曲線,以此獲取施工放樣圖,并量取曲線長度為木碹骨的設計提供依據(jù),無法使用數(shù)據(jù)計算的尺寸,可以通過樣圖直接量測。
圖4 煤倉施工模型
通過三維建模技術繪制煤倉空間立體圖,可以快速提取各部位尺寸及下縮口施工大樣圖,為大型且工藝復雜煤倉施工帶來了便利,尤其是在煤倉下縮口、裝載硐室及倉體相互搭接時,利用三維建模與實體編輯功能,快速獲取任意標高上復雜模型的平面圖,使不規(guī)則相貫尺寸簡單便于量取,為不規(guī)則模型在木碹骨設計方面提供了快捷的方法,使質量控制變得直觀可靠。通過立體模型,可以實時對空間數(shù)據(jù)共享和對比分析,對精準指導煤倉施工發(fā)揮著重要的作用。