反井钻机法煤仓施工技术应用

谷建亮 张瑞霆

（宏泰矿山工程建设有限责任公司，山西 大同 037003）

1 工程概况

同煤集团煤峪口矿14#层406盘区第一煤仓位于406盘区中南角、900大巷里程3200m巷口附近，上口布置于14#层406盘区皮带巷内，下口布置于406一绕道内。煤仓上口：14#层406盘区煤仓位置皮带巷已经掘出30.4m，巷道为全岩。硐室已施工完毕，矩形断面，净宽5.0m，净高3.1m，全长10.0m；支护形式为浇灌混凝土墙、20#工字钢（起重梁）、11#矿用工字钢、混凝土背板联合支护。供煤仓上口施工用料的轨道运输系统已经形成，安装有JD-40型调度绞车，风水管路、甲烷传感器安装到位。煤仓下口406一绕道巷道为半圆拱形断面，锚喷支护，巷道宽度为4.9m，高度为2.9m，现已施工完毕。煤仓下口的矸石耙、装、运系统已经形成。煤仓上口巷道通风使用FBY№-5.0/11型局部通风机供风。局部通风机安装在煤仓下口巷道、煤仓钻孔靠近406一绕道下口一侧。煤仓上口位于14#层406盘区皮带巷底板，标高为H=931.5m，煤仓下口位于406一绕道顶板，标高为H=907m。煤仓深度为24.5m。煤仓主体直径Φ掘进=8.3m、Φ净=8.0m，储量818.5m3。同煤集团煤峪口矿第一项目部对该煤仓试验采用LM.120型反井钻机联合人工钻爆法施工，取得了较好效果。

2 施工工艺和安全技术措施

2.1 施工顺序

LM—120型反井钻机的施工顺序：扩刷壁座→上锁口砌碹→扩刷仓体→喷射混凝土→扩刷下锁口→下锁口。

首先，使用LM—120型反井钻机掘进施工时，依据测量人员标定在溜煤眼上口的中心线，反井钻机由上往下施工1个244mm导向孔至溜煤眼下口与406一绕道贯通，然后再将反井钻机小钻头更换为1200mm的扩孔钻头，由下往上扩孔至溜煤眼上口与14#层406盘区皮带巷贯通，该1200mm钻孔将作为溜煤眼扩刷期间的排矸、通风、排水系统。

2.2 施工工艺

2.2.1 壁座扩刷

壁座以上扩刷，采取软梯上下人员、人工绳索运送、光面爆破、人工铲渣、钻孔溜渣、耙岩机装渣、矿车运渣的施工方法。壁座以下扩刷，采取吊桶运送、光面爆破、人工铲渣、钻孔溜渣、耙岩机装渣、矿车运渣、锚喷支护的施工方法。从煤仓上口将煤仓仓体扩至设计断面，循环作业方式采用昼夜三班掘进，每小班工作8h的“三八”制作业方式。扩刷工作面使用7655式气腿风动凿岩机，采取定人、定钻、定眼、湿式打眼的方法。工作面同时布置6台凿岩机。

确保钻机施工过程中，处在相对安全环境下，通风能够维持正常状态，支护措施良好。同时轨道道面以上部位，到巷道顶板的高度应大于3.15m，巷道宽度应大于3.12m。如无法满足规定，应单独构建反井钻机专用硐室，煤仓或者反井下口巷道务必保持畅通，便于排水与排矸。对施工钻机进行浇筑道床，同时养护48h之后,将其送到基础上，再严格依据标定的煤仓中心线对其钻机做好固定。稳钻过程中，应对全部紧固件进行逐个排查。钻进时,要始终关注钻机的工作情况，定时检查关键的紧固件,如果松动应立即处理。

2.2.2 扩刷煤仓仓口及支护

煤仓壁座以上，由上至下边扩刷边进行锚杆支护，扩刷一茬锚喷支护一茬。扩刷时临时支护锚杆间排距1000mm×1000mm，锚杆规格为Φ18×1700mm圆钢树脂锚杆，锚杆托板为250mm×250mm×8mm钢托板,锚杆垂直于仓壁布置，锚杆外露长度150mm；喷射混凝土厚度为30～50mm。扩刷至壁座时，由下至上，支模板进行钢筋混凝土浇筑支护。煤仓壁座以上扩刷时的支护材料和工器具，由人工使用绳索，捆绑牢固出入工作面。浇筑混凝土支护时，人工配制、搅拌混凝土在煤仓上口旁巷道底板上进行，搅拌好的混凝土人工铲至漏斗，通过多节钢管溜至工作面浇筑、捣固。钢筋混凝土浇筑支护，混凝土标号为C20，混凝土厚度为500mm。C20混凝土使用32.5级普通硅酸盐水泥、中砂、10～20mm碎石拌合，干料重量配合比为1:1.99:3.11，水灰比0.57；横钢筋为Φ10mm的圆钢加工而成，横钢筋外边与壁座水平间距为60mm，并用14#铅丝捆绑在锚杆上，每层横钢筋之间用竖钢筋连接，竖筋用Φ10mm的圆钢加工而成，上部竖钢筋间距为175mm，下部竖钢筋间距为400mm，并用14#铅丝捆绑在横钢筋内边上；每圈横钢筋分多段，每段弦长3.5～3.8m，每段间搭接长度为200mm，并用14#铅丝捆绑固定。

2.2.3 刷扩仓体及支护

以煤仓中心线为参照，画出清晰的轮廓线。用炮泥画好附近眼位置，通过光面爆破的方式，掌握好掘进轮廓。由上向下按照设计的煤仓直径进行扩刷，边扩刷边打注锚杆。初喷时当做临时支护，再次喷浆时锚网喷当做一次支护，以段高2m交替的方式开展掘进工作，永久支护借助于锚网喷进行二次支护。

煤仓主体支护为喷射混凝土支护，喷射混凝土标号为C20，喷厚150mm。C20喷射混凝土使用32.5级普通硅酸盐水泥、中砂、5～15mm碎石、7573-Ⅲ型速凝剂拌合，干料重量配合比为1:1.79:2.1，速凝剂用量为水泥量的5%，水灰比0.44。如果在扩刷过程中遇到岩石破碎带或煤层，支护形式改为锚喷网支护。锚杆间排距1000mm×1000mm，锚杆规格为Φ18×1700mm圆钢树脂锚杆，锚杆托板为250mm×250mm×8mm钢托板,锚杆垂直于眼壁布置；金属网网格为50×50mm。

2.2.4 扩刷煤仓下部变断面

扩刷一茬锚杆支护一茬，扩刷两茬临时喷射混凝土支护一次。下部硐室开帮从硐室一侧开始，分茬开帮、挑顶，每茬长度最大不超过2.0m。边开帮、挑顶边对每茬拱部进行临时锚喷支护。煤仓下部硐室毛断面和墙基础施工完后，进行硐室墙基础和墙体的混凝土浇筑。硐室混凝土墙体浇筑完后浇筑拱部，浇筑到拱部工字钢梁平台位置时，布置工字钢梁、支模板、浇筑混凝土硐室平台。硐室浇筑完后，布置下部变断面的倾斜钢轨、喷射石英砂混凝土。每根倾斜钢轨道上固定4个Ф16mm圆钢生根钩，生根钩通过螺栓与倾斜钢轨连接固定。煤仓支护断面如图1所示。

2.3 安全技术措施

2.3.1 刷扩高度的控制及措施

当溜煤眼自上口刷扩高度在5m以内时，利用2m长的软梯上下人员、运送机具和材料等；当刷扩高度超过5m后，需在溜煤眼上口铺设4.0m长钢梁及废旧胶带封口，废旧胶带上留有提升、风管、水管、溜灰桶、喷射管及人行等孔口。

图1 煤仓支护断面图

2.3.2 设备安全措施

加强各种设备的定期检查与保养，确保设备的良好和正常运转。各种设备要有专人负责操作维护，发现异常及时关停，查明原因排除异常后方可开机正常运转。各种电器设备出现故障后，要由专职电工进行处理，其他人员不得乱动。

强化风机开关与电缆的维护力度，贯彻三专与两闭锁的规定，确保风机运行可靠。

2.3.3 人身安全措施

现场人员应系好安全帽带，煤仓内工作人员要系好安全带，进行拆卸安装及其他检修工作时严禁上下同时作业，并保证封口盘关闭，设专人看护封口盘防止矸石或杂物掉落伤人。

强化职工安全技能培训工作，促进职工安全意识的提升。特种作业员工务必做到持证上岗。

3 施工效果

采用LM—120型反井钻机联合钻爆法施工煤仓，施工人员不用进入反井中，人身安全有了保障，不用拉运圆木架木垛，大大降低了工人的劳动强度；采用反井钻机先钻出溜矸井，兼作泄水、通风孔，减少了煤仓刷大时排水工作量和排矸量，既简化了施工工序，又加快了施工速度，改善了作业环境，有效提高了施工安全系数，提高了施工工效。