大断面硐室（提升机房）分部施工方法探讨

摘要：随着煤矿装备的不断升级，原有的系统及装备严重制约炉峪口煤矿生产能力的提升，为此炉峪口煤矿启动了综采改造工程项目，为此就需在暗斜井上部施工一个大断面提升机房以安装该提升机。大断面硐室的巷道支护方法及施工工艺一直以来都是制约煤矿掘进的一大难题，文章结合笔者多年煤矿一线掘进工作，初步设计了硐室支护方案和分部施工的方法，最后根据矿压监测进行反馈分析，对原始方案进行修正，最终确定了支护方案和施工方案，并取得了良好的效果。

关键词：大断面硐室；巷道支护；施工工艺；提升机房；分部施工方法 文献标识码：A

中图分类号：TD264 文章编号：1009-2374（2015）24-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.077

炉峪口煤矿是太原煤气化公司下属配套煤矿，是太原市城市煤气气源焦化厂主焦煤原料基地。建设于20世纪80年代，随着集团公司生产规模的不断扩大，煤矿装备的不断升级，原有的系统及装备严重制约煤矿生产能力的提升，为此炉峪口煤矿启动了综采改造工程项目，该项目涉及井巷施工与改造、设备购置与安装等多项内容，其中最为重要的是开掘一个大断面绞车硐室，用来安装一部JKB-2X1.5PA矿井提升机，以用于向工作运输综采液压支架。该绞车硐室不仅断面较大，而且根据已有揭露地层推断，该处地质构造发育，围岩破碎；加之，施工地点靠近主要巷道，巷道群之间相互影响也给巷道支护和施工带来的极大的困难。

1 工程概况

下三采材料暗斜井新绞车房位于现有暗斜井绞车房后部，按照断面及支护不同可分为以下三段：

1.1 绞车房行人、运料过道

半圆拱形断面，掘进断面7.43m2，净断面6.72m2，巷长13.018m，毛宽3.00m、毛高2.80m；净宽2.80m、净高2.70m，采用锚杆、锚索、钢筋网及喷射混凝土支护。

1.2 绞车房硐室

矩形断面，掘进断面26.41m2，净断面21.16m2，巷长12.00m，毛宽7.611m、毛高3.47m；净宽6.611m、净高3.2m，采用锚杆、锚索兼砌墙架钢梁支护，墙用石料砌筑，墙高3.7m（其中基础深0.5m），墙厚0.5m，上部架设7.611m长22#矿用工字钢梁双梁、水泥背板密背，钢梁排距1.0m。

1.3 绞车房提升及出绳段（即与原有绞车房贯通段）

矩形断面，掘进断面14.72m2，净断面10.52m2，巷长1.85m，毛宽4.53m、毛高2.98m；净宽3.53m、净高3.25m，采用砌墙架钢梁支护，墙用石料砌筑，墙高3.48m（其中基础深0.5m），墙厚0.5m，上部架设4.53m长22#矿用工字钢梁双梁、水泥背板密背，钢梁排距1.0m。

2 巷道支护方案及其施工工艺

本项目属采矿工程领域井巷工程施工部分，即重要硐室的施工，是大型设备安装前施工其正常运作所需的井下空间，主要是掘进和支护两部分，其中设备的规格参数对硐室的断面、平面形状等参数的确定有很大影响，所以硐室施工质量的好坏，对提升机设备安装、拆装、运行有很大影响，如果施工不当造成返工，则耗费的工期与材料、人工、设备及相应造价的投入又将急剧增加。本工程施工处原有巷道较多，靠近矿井主要巷道，而开口处位于进风巷与回风巷之间，施工时的现场管理也显得比较重要。由于工程施工难度大、涉及问题较多，施工管理要求比较严格，给井巷工程的施工带来诸多不便，增加了以下额外的困难，经技术人员研究决定，在大断面提升机房的施工过程中采取了分部施工的方法。

2.1 巷道支护

2.1.1 临时支护。工作面掘进期间，每次爆破后新暴露的顶板，在未挑平和永久支护前，可采用带帽点柱作为临时支护，并用木楔背紧背牢，点柱距离不得超过1.5m（特殊情况可根据实际再加密支护）。待打完顶部锚杆锚索后，拆掉点柱，然后如此循环作业。

2.1.2 永久支护。提升机房行人通道和出绳巷段均采用锚杆、锚索、钢筋网及喷射混凝土支护。

提升机房设计为矩形断面，巷长12.00m，采用锚网+锚索兼砌墙架钢梁支护，四周墙均用石料砌筑，墙高4.7m（其中基础深0.5m），墙厚0.5m，上部架设7.9m长22#矿用工字钢梁、双梁布置，水泥背板密背，钢梁排距1.0m。其中顶板安装的锚杆规格为Φ20mm×2200mm高强左旋螺纹杆预应力锚杆，预紧扭矩150N·m，锚固力不小于105kN。

两帮安装的锚杆规格为Φ16mm×1800mm圆钢预应力锚杆，预紧扭矩60N·m，锚固力不小于30kN。

锚索规格为Φ17.8mm×8000mm（1×7股钢绞线）。预应力：60～100kN，锚固力不小于200kN。

锚固剂型号为MSCK2355，顶、帮锚杆锚固剂用量为2卷，锚索锚固剂用量为4卷。

护帮、顶的金属网为Φ6mm钢筋焊接加工，规格为1000mm×2000mm，网格100mm×100mm，安装时网间搭接100mm。

护顶的W钢带，宽度280mm，长度为3500mm（5孔）。

巷道顶板及两帮均喷射混凝土，规格为C20。

具体支护参数见图1：

2.2 施工方法

工作面全部采用炮掘工艺，设计采用P-30B型扒斗式装岩机装岩，配合1吨固定车箱式矿车出矸，利用现有条件施工提升机硐室时不便于一次性将巷道全断面掘出，本着安全、快速，施工方便的目的，最终采用了分部分次施工的作业工艺。

在本工程中，行人道和出绳段巷道的巷道断面较小因而一次成巷即可，绞车提升硐室断面较大，因此采用短掘段砌，分次成巷的方法进行掘进。首先以矩形断面（规格为：宽×高=3950mm×4270mm）掘进12m，同时采用锚网索支护方式进行支护，但在掘进时工作面左帮可视情况布置少量锚杆进行支护，如果围岩稳定，可不挂网，为二次扩帮做好准备。

如下图2所示，大断面提升机房按施工顺序共可划分为①、②、③、④、⑤五个部分，首先正向掘进①部分（提升机房小断面段），掘进到位并完成该部分的支护后再依次进行②、③、④、⑤四部分的施工，其中①部分基本与②、③、④、⑤四部分的工程量总和基本相同，以保证每部分施工工程量与施工难度的均匀性，降低了一次施工的难度。

1.提升机房行人通道；2.提升机房；3.提升机房出绳巷段；4.原有小绞车房

图2 施工顺序示意图

综上所述，将一个大断面硐室分成5次分部施工，将一个大硐室一步一步分解施工，相当于分为5个小断面巷道，这样不仅减小了对巷道围岩的扰动，而且为后续巷道支护留下足够的时间。同时采用短掘短砌，最大限度地减少了巷道围岩的扰动，减少了巷道的进一步破坏，确保了巷道附近大巷的稳定。

3 矿压观测情况

在巷道掘进过程中，选择具有代表性的地点安装了4组综合测站。综合测站包括多点位移计，锚杆测力计，锚索测力计以及进行巷道表面位移观测，其中多点位移计深部基点要略大于锚杆深度。通过3个月的观测，多点位移计、锚杆测力计、锚索测力计以及巷道表面位移基本稳定，且都没有超出设计要求的危险值，因此说明巷道支护方案和施工工艺满足要求，无需进行进一步的加固。此外本工程的顺利施工，也证明了在本岩层中掘进大断面硐室，只采用锚网喷支护即可保证支护稳固的可能性，后在同一岩层中施工9#煤轨道暗斜井提升机硐室（工程量及各部分断面均与本工程大致相同）、9#煤层首采区轨道暗斜井大断面1#交岔点时均得到应用，应用效果均达到设计要求。

4 结语

大断面硐室的支护和施工一直以来都是制约煤矿掘进的主要因素，采用分部施工的方法主要是将一个大断面的硐室划分为数个小断面的工程分次施工，从而减少单次施工的难度，该方法的成功应用对于后来相同地质条件下大断面工程的施工具有极好的借鉴价值。在施工过程中加强对矿压规律的监测及时进行反馈分析，及时针对反馈结果调整支护方案，既可以节约成本，又能取得良好的支护效果。

作者简介：张志远（1971-），男，山西文水人，太原煤炭气化（集团）有限责任公司生产技术管理部助理工程师，研究方向：煤矿巷道掘进管理。

（责任编辑：蒋建华）