浅析煤矿井下大断面硐室施工方法

杨荣基

(山东华新建筑工程集团有限责任公司,山东泰安 271219)

浅析煤矿井下大断面硐室施工方法

杨荣基

(山东华新建筑工程集团有限责任公司,山东泰安 271219)

在煤矿企业的安全生产过程中，大断面硐室承担着非常重要的角色。大断面硐室的施工方法和支护技术一直是矿井开拓掘进的难点。在施工过程中存在着掘进难度大,巷道支护设计要求高等问题。本文论述了大断面硐室掘进施工顺序和大断面硐室支护方法，特别是树杈形碹胎与滑轨移碹联合施工法的应用，保证了矿井掘进施工的安全、质量和效率，促进了矿井的安全生产。

大断面硐室 联合支护 树杈形碹胎

总所周知，大断面硐室的施工方法和支护技术一直是矿井开拓掘进的难点。特别在松软破碎煤层中施工大断面硐室，更面临着很多的困难，特别是支护问题，这就要求支护强度高，混凝土砌暄用殖胎跨度大，导致破胎易变形，殖胎不易移动等技术难题．如果在煤层中施工大断面硐室时，能创造性地采用了锚网喷+钢筋托梁+锚索+双层配筋混凝土砌破联合支护形式，精心研制使用树杈形碹胎与滑轨移碹联合施工法，并设计采用在滑轨上移殖等方法，就能确保矿井建设工程快速、安全、优质施工。本文以我国某矿为例，主要就其硐室掘进施工方法和支护方法作了简要分析。

1 工程概况

该煤矿在930水平建有一胶带机头硐室，这一硐室处于松软破碎煤层中，该硐室掘进断面较大，约为47．4m2，属于大断面硐室，净宽约为7．5m，净高约为5．8m。

2 大断面硐室掘进施工顺序

由于该硐室所处煤层具有松软破碎的特点，且硐室属于大断面施工，因而施工过程中面临以下一系列困难：第一，支护工艺复杂；第二，施工难度大；第三，施工工序多而杂；第四，施工现场安全管理面临的困难较多。为此，该矿井选择了分层分段导硐施工法。这种方法是比较符合该矿井施工实际的，并可对煤层地质情况做充分的调查，并即时对掘进工艺和支护方法做出及时的调整。这种施工方法没有固定的施工设备，并能灵活选择掘进方法，这种施工方法的具体步骤如下。

(1)首先，结合硐室周围地质情况，将硐室断面划分为四个施工区域。第一，先完成导硐工作，并开掘其上部，深度为1．4m，同时，还要采取网喷支护方法。此外，由于该硐室处于松软破碎的煤层中，因此，为保证施工的安全进行，可选择短掘短支的是施工工艺，但这种施工工艺必须保证临时支护与掘进面同步推进，为避免硐室周边的破坏，硐室周边在放炮爆破时，应打浅眼钻孔，必要时，还要使用人工的方式，如采用风镐清理硐室周边的凸出部分。然后，进行锚杆和锚索施工。第二，再进行导硐工作，开掘第二区域，掘进深度仍为1．4m，具体施工方法与掘进第一区域一致。

(2)对于硐室下部而言，其施工首先掘进第三区域，为方便清理碎石，应采用后退式掘进施工法。在进行扩掘工作时，应保证帮部符合设计的尺寸，并采取及时的支护。然后以同样的施工方法来完成硐室下部第四区域的掘进。

(3)这种分层分段施工方法呈现出较大的灵活性，较强的安全性，较高的效益性。

3 大断面硐室支护方法

3.1 支护形式和支护工艺

该硐室采用的支护方式为锚网喷等联合支护，这一支护工作分为两个步骤来完成，即外层支护为锚网喷和锚索等的联合支护，而内层支护为双层配筋混凝土砌碹支护。该硐室支护所使用的锚杆为螺纹钢锚杆，这种锚杆具有较高的强度，其布置方式为“三花”形，间排距一样，均为700mm，锚固剂选用树脂。锚索的间排距也是一样的，均为1600mm，其使用的锚固剂与锚杆的一样。喷射的混凝土强度等级确定为C20，配筋的布置方式为双向梅花形。纵筋采用的是圆钢，其直径为16mm，间距确定为250mm，横筋也是采用圆钢，但其直径为20mm，排距与纵筋所使用的圆钢一致，竖筋所采用的圆钢的直径较小，仅为10mm，但间排距较大，均为750mm。

3.2 树杈形碹胎的制作与组装

为更好完成混凝土的砌碹支护工作，必须选择合理的碹胎，若其选型过小，则不能很好地承受其自身重力和混凝土浇筑层压力，从而会发生较为严重的变形，严重时，混凝土浇筑层会发生严重的走样，从而引发严重的安全事故；若存在选型过大问题，则井下空间不允许，也不利于后来的施工作业。经过多次论证，该煤矿最终确定为树杈形碹胎与滑轨移碹联合施工法，在进行大断面硐室的混凝土支护工作时，可有效避免上述问题的出现。其具体施工步骤如下：

(1)首先，在进行硐室混凝土浇筑过程中，对基础硐室中心线方向进行加宽，以更好地完成滑轨铺设工作。

(2)上述滑轨基础上进行轨道的铺设工作，而后在硐室中心线方向完成底板轨道的铺设工作。

(3)组装碹胎。

(4)制作树杈形碹胎，每套碹胎包括4个碹胎。碹胎是通过压制槽钢而成的，但在碹腿与地面接触的部位进行底座焊接工作，以避免碹腿进入底板中。此外，为保证量碹胎之间的稳定，还应在量碹胎之间焊接40个销子套。

(5)组装树杈形碹胎。第一，采用固定架杆将碹腿与树杈形固定起来；第二，使用固定架杆将各树杈形固定起来；第三，重复步骤1．上述各工作结束之后，则进行混凝土浇筑工作。

4 施工效果

(1)可以有效控制顶板，防止了大断面碉室掘进过程中的顶板事故，确保了安全。

(2)减去了重复拆卸和安装殖胎的工序，避免了部分连接螺栓因反复拆卸损坏而造成浪费。

(3)安全可靠性高，由于殖胎始终是一个整体，所以有效的解决了暄胎倾倒的问题。

(4)减轻了工作人员的劳动强度，提高了工效，节约了大量的时间和材料。

(5)由于殖胎是一次性组装，整体移动，且稳定性好，所以很好的控制了工程质量，为工程质量达优作了充分保证。

(6)具有非常好的推广与应用价值。

5 结语

总之，大断面硐室施工技术的应用，有效地提高了矿井巷道稳定性，大大提高施工进度，保障了采掘衔接的顺利进行，也为解决煤矿井下大断面硐室的施工提供了有利的参考价值。

[1]王增新,王兆其,李殿保.大断面懂事施工方法与支护设计[J].经营管理者,2011(20):308-308.

[2]路兴义,李天佑.煤矿井下大断面懂事施工法[J].中国西部科技,2008(29):50-52.

杨荣基(1981-),男,山东泰安人,2005年7月毕业于中国矿业大学采矿工程专业,现在山东华新建筑集团有限责任公司从事矿井建设及管理工作,项目部经理,助理工程师。