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        粗糠田煤礦井筒表土段可伸縮剛性支架支護(hù)實(shí)踐

        2023-10-19 10:34:52王振東胡勝利
        山東煤炭科技 2023年9期
        關(guān)鍵詞:斜井井筒巷道

        王振東 胡勝利

        (貴州國(guó)源礦業(yè)開發(fā)有限公司,貴州 貴陽 550000)

        粗糠田煤礦屬于兼并重組礦井,原有風(fēng)井不能滿足通風(fēng)要求,需新建回風(fēng)斜井。為了解決回風(fēng)斜井施工進(jìn)度慢的問題,通過優(yōu)化井筒支護(hù)設(shè)計(jì),提升掘進(jìn)效率,達(dá)到快速釋放產(chǎn)能的愿景。

        1 概況

        粗糠田煤礦處于建設(shè)階段,布置有主斜井、副斜井、行人斜井、回風(fēng)斜井,回風(fēng)斜井為技改新建井筒[1]。井筒需揭露第四系、三疊系永寧鎮(zhèn)組、三疊系飛仙關(guān)組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M,其中第四系松散物巖組以灰黃色黏土、塊石土、碎石土等堆積物為主,平均10 m 左右,巖石普遍結(jié)構(gòu)疏松,膠結(jié)程度低,力學(xué)強(qiáng)度亦低,且差異性大,巖體穩(wěn)定性差。井筒地層情況見表1。

        區(qū)域內(nèi)含煤地層龍?zhí)督M含可采煤層3 層(1、3、5 號(hào)),煤層直接頂板多以粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主;底板多以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖等組成,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單[1]。隨著礦井一期工程進(jìn)行,主斜井等井筒已從5#煤層底板掘進(jìn)至1#煤層頂板,巷道揭露的圍巖裂隙不發(fā)育,穩(wěn)定性較好,總體呈層狀。巖石等級(jí)劃分見表2。

        表2 井筒砌碹段巖石組巖石質(zhì)量等級(jí)表

        回風(fēng)斜井井筒在1#煤層開口,以-23°傾角沿1#煤層頂板掘進(jìn),距離煤層頂法向距最大25.4 m,井筒全長(zhǎng)717 m,皆位于1#煤層頂板,其圍巖體以粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主,巖層多含束羊齒、櫛羊齒等動(dòng)植物化石。

        2 井筒支護(hù)方式選擇

        2.1 傳統(tǒng)砌碹支護(hù)方式

        2.1.1 鋼筋混凝土設(shè)計(jì)支護(hù)方式

        回風(fēng)斜井井筒開口處為碎石土、黃色黏土,節(jié)理發(fā)育、不穩(wěn)定,井筒圍巖穩(wěn)定性較差,表土及碎石呈脆性,受降水及放炮松動(dòng)易垮落。前期已通過向井筒邊坡裂隙內(nèi)注入高分子注漿材料,現(xiàn)井筒第四系風(fēng)化裂隙及表土破碎危巖已得到良好控制。

        回風(fēng)斜井井筒原設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土支護(hù),設(shè)計(jì)凈寬5.0 m,凈高4.3 m,凈斷面18.81 m2,如圖1。

        圖1 回風(fēng)斜井設(shè)計(jì)斷面圖(mm)

        2.1.2 配筋支護(hù)設(shè)計(jì)

        采用直徑為20 mm 的縱向鋼筋和橫向鋼筋,鋼筋間距均為200 mm。橫向鋼筋采用內(nèi)筋和外筋兩種形式配合,通過直徑8 mm 的聯(lián)系筋連接。每個(gè)鋼筋骨架采用21 根鋼筋連接,鋼筋骨架排距為1 m,鋼筋骨架間采用84 根橫向鋼筋連接。澆筑混凝土強(qiáng)度不低于C30,鋼筋保護(hù)層不低于50 mm。如圖2。

        圖2 配筋斷面圖

        2.2 U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)方式

        臨時(shí)支護(hù)采用超前管棚支護(hù),管棚采用Φ32 mm、壁厚3.5 mm、長(zhǎng)度3000 mm 鋼管制作,環(huán)向間距200 mm。

        永久支護(hù)采用U 型棚+鋼筋混凝土砌碹支護(hù),U 型棚棚距為800 mm。

        U 型棚采用U29 型鋼制作,其內(nèi)凈寬為5.6 m,中高4.6 m。施工斷面如圖3。

        圖3 U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)斷面圖(mm)

        2.3 支護(hù)方式比較

        綜上介紹,回風(fēng)斜井表土段圍巖破碎,適合采用U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)方式。該支護(hù)方式具有一定的可縮性,既能在一定程度上抑制巷道圍巖變形,又能適應(yīng)圍巖變形,達(dá)到讓壓的目的[2]。圍巖穩(wěn)定及局部易脫層巷道適合采用錨噴支護(hù),圍巖較破碎且來壓明顯巷道適合采用砌碹支護(hù)。在綜合考慮施工工序、施工時(shí)間、勞動(dòng)強(qiáng)度、支護(hù)方式的適用范圍及礦井地質(zhì)構(gòu)造條件的基礎(chǔ)上[3],經(jīng)對(duì)比,U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)作為回風(fēng)斜井表土段的首選支護(hù)方式,提高經(jīng)濟(jì)效益,確保安全生產(chǎn)[4]。

        比較指標(biāo)見表3。

        表3 粗糠田煤礦回風(fēng)斜井表土段支護(hù)方式比較

        3 U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)施工工藝

        3.1 材料準(zhǔn)備

        1)U 型棚。采用29U 型鋼加工,梁腿搭接長(zhǎng)為500 mm,搭接處使用三副卡纜,拉桿長(zhǎng)900 mm,拉桿螺紋M16,倒角為1.5 mm。

        2)混凝土噴漿。噴射混凝土采用425 普通硅酸鹽水泥及細(xì)砂石,加水泥質(zhì)量的3%~5%速凝劑,噴射混凝土的強(qiáng)度不低于C30,底板鋪設(shè)強(qiáng)度不低于C15。

        3)配料。水泥:砂=1:2.5(質(zhì)量比),水灰比0.5。隨拌料隨噴,拌好的潮料不得放置2 h 以上[3]。

        3.2 施工工藝

        井口開口先沿巷道中心線方向布置1 圈鎖口管棚,環(huán)向間距200 mm。超前管棚支護(hù)完成后,再根據(jù)巷道設(shè)計(jì)斷面和圍巖特性等條件全斷面掘進(jìn),采用一次成巷鉆爆法施工。

        施工順序?yàn)椋汗ぷ髅姘踩珬l件檢查→超前臨時(shí)支護(hù)→施工炮眼→裝藥→安全檢查→放炮→敲幫問頂→臨時(shí)支護(hù)→架棚→出貨→進(jìn)入下一循環(huán)。

        4 結(jié)論

        1)從礦井實(shí)際施工進(jìn)度及支護(hù)效果發(fā)現(xiàn),U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)雖然在支護(hù)成本上偏高于傳統(tǒng)砌碹支護(hù),但其支護(hù)效果好、施工工藝簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度小等優(yōu)點(diǎn)有利于表土段巷道的快速安全掘進(jìn)。

        2)U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)可在施工程序上拆分成兩步同時(shí)作業(yè),有效提高了井筒掘進(jìn)效率。

        3)U 型棚+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)適用范圍廣,成巷后美觀,服務(wù)期長(zhǎng),可作為礦井井筒表土段施工、巷道過斷層、石門揭煤等特殊地段的永久支護(hù)方式。

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