矿井深部泵房扩修设计与施工

马兴东（贵州肥矿能源有限公司，贵州 晴隆 561400）

矿井深部泵房扩修设计与施工

马兴东
（贵州肥矿能源有限公司，贵州 晴隆 561400）

煤矿分三个水平进行开采，目前 -120水平已大量开采，-280水平为正在正常开采的水平，-480水平目前正在准备回采当中。目前-480水平顶板承受压力较大，-480水平中央泵房变形严重。为保证深部开采需要，必须对深部水平泵房进行扩修。扩修设计通过对巷道内承压状况进行受力分析，匹配合理的支护强度，对施工程序进行科学的分配，施工过程不但确保施工工序合理进行，还要保证水泵房的不间断正常工作。施工过程历时5个月，施工完成后受力观察半年有余，效果非常显著。

桁架式管路支撑；让压支护作用；反拱形底板浇筑

1　概况

井田-480m水平为矿井下组煤主要延深水平（第三水平），现在正在开拓施工。采煤方法主要采用单一及倾斜分层走向长壁采煤法后退式开采，全部垮落法处理采空区。-480泵房巷道原净宽4500mm，净高6450mm，开拓水平-480m（垂深600m），泵房长度45m，围岩硬度低（粉砂岩）。由于地压大，围岩强度低，巷道掘出后，顶底板变形量大，围岩变形严重，出现以下情况：顶板高度无变化，无水泵一侧巷帮移近量0.8m，另一侧移近量0.6m，直接影响了管路支撑；作为起重梁的22I型槽钢变形严重，大部分被拧成麻花状；巷道部分地段底鼓，底鼓变化200mm以内。经研究决定对-480m泵房进行扩修。

2　管路支撑的内涵与做法

（1）理论上梁支撑大型管路存在两个方面的要求，一个是梁自身的稳定性，长宽比合格，各方向上支撑力相同，不产生失稳，电动机开启时，强大的颤动带动个整管路的剧烈晃动，不能加以稳固，可能造成整个管路系统的破坏，支撑架使用后，管路与支撑系统要成为一个稳定的支撑体。二是梁的承重能力，大型管路其自身的重量大，支撑物的承压能力要求要大，长年使用过程中不出现断裂开焊等情况发生。

（2）理论研究与设计根据管路支撑的两大要求，经技术部门的分析，确定根据桁架支护原理来设计支撑体。桁架支撑体能保证自身的稳定特性，同时只要梁的材质合格，其承载能力必定大大提高。根据现场测量，共需加支撑腿20组。

（3）施工施工前对现场进行会审，划定钢梁架设位置。钢梁架设要根据设计要求位置安设，开帮不得放炮，并且在保护好所有管路阀门的情况下用风镐开掘巷帮，开帮前必须先检查施工地点的支护状况，找掉活矸活石，确保顶板安全后再进行开帮工作，对于阻碍管路敷设的锚杆要重新刷帮紧固后锯断多余部分。

3　扩修施工的设计与施工

（1）根据巷道变形情况，需设计足够的宽度来承受巷道变形的威胁，保证巷道变形后不至于压到管路。

锚喷支护为巷道支护方式中比较稳定且承压能力最大的支护方式，要继续使用这种支护方式需要对锚杆的支护参数做重新的调整，完成巷道的最终设计要求。

（2）普通螺纹钢锚杆其压力达到极限时容易产生螺纹帽退出，锚杆牌变形等情况，承压能力小，承受刚性冲击能力小。经研究采用让压锚固原理，在正常树脂锚固的情况下，采用让压锚杆，让压锚杆有抗冲击能力强，有缓冲效果，当收到压力挤压过程中，锚杆上的让压管受压变形，缓冲压力，增加压力释放，保证锚杆在承压过程中时时达到支撑效果。

（3）扩修施工方法保护扩修范围内开关柜；开关共两台，不得移动，必须进行保护，严防砸坏，且要保证其正常工作，不得因施工而断电。

搭设脚手架工作平台，脚手架最上一层铺设厚度不小于50mm板梁，板梁之间用扣扒扒牢，各层之间也铺板梁平台，用于人员上下。采用风镐自东向西，按线自巷道中开始分别向两侧刷大拱部，每刷出一排锚杆及时截去原锚杆长出部分，并挂网紧固好原锚杆；按锚杆布置重新打注新锚杆直至拱基线。分别刷两墙，严格按照巷道设计成型施工。根据现场施工要求，补充现场要求原锚杆截掉后剩余部分为临时支护，开足一排锚杆支护一排保证支护及时有效。施工人员在脚手架上工作必须系好安全带，安全带上部栓在顶板已经上好的锚杆上。

（4）钢梁架设后经过6个月的观察，位置得当，有个别有压弯，但压弯不明显，在合适的范围内。主要原因是预留的空间不足，或者预留空间过于平直造成，变形较小，不影响正常使用。

（5）反拱底板浇筑巷道顶帮施工完成后要对巷道的底板进行浇筑施工反拱，两墙开出后，首先向下开挖墙基础，按开出宽度向下开挖不小于1m，剔出原反底拱配筋，重新布置配筋与原配筋焊接，最后浇出基础；墙体要压在浇筑基础上。所有泵基础全部更换一体底盘，基础重新抹底。

钢筋笼子采用直径18mm的螺纹钢焊接成钢筋框架，每断面用两个框架搭接组成，每个框架外缘弧长3.2m，内缘弧长3.0m，每组钢筋笼子弦长5500mm，框架横向截面为200×200mm，框架内缘纵向焊两根纵筋，用于锚杆压盘固定，两根纵筋间距为80mm，框架间距为1m，焊点强度不低于钢筋强度。

底板浇筑浇筑采用浇注混凝土作为永久支护，一次浇筑所用混凝土强度标号为C20，C20配比为：水泥∶沙∶石子=1∶1.76∶3.41。浇筑用水泥为425#普通硅酸盐水泥，石子粒径为20～40mm，砂为纯净的河砂，石子和砂在使用前过筛洗净，水灰比为0.5，搅拌混凝土要用干净水，混凝土要搅拌均匀。

全部完成后，整个泵房施工成一个近似椭圆的形状，在巷道形状与承压能力研究中，越近似于圆形的巷道承压能力越大，通过这样施工后，巷道承压能力成为一个稳固的整体，保证有效和合理的使用空间的同时，其承压能力得到了大大提高。

4　后续施工工作

（1）通风通道施工通风通道因长期受压，变形严重。重新进行开挖后重新进行了布置，砌筑台阶，开裂的喷体全部找掉后复喷等工作。

（2）水泵更换一体地盘扩修完成后进行了水泵一体底盘的更换，一体式底盘是将电动机与水泵接合在一起的固定式地盘，其作用有效的减少启动及运行过程中的晃动。开掘出基础，安装后重新进行浇筑。

5　效果

施工后巷道保证了水泵的正常工作空间及管路空间，工作完成后3个月进行现场勘测，巷帮移近量5cm，顶板无变形，锚杆锚固力正常，达到和超过了预计目的，管路支撑保证水泵正常开启，支撑架无一变形。起重钢梁无变形。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.069

马兴东（1977-），男，山东肥城人，从事采矿专业技术工作。