复杂条件下大断面水仓施工方案优化

2019-07-15马明星

山东煤炭科技 2019年6期

马明星

（大同煤矿集团虎龙沟煤矿，山西怀仁 038300）

1 概述

大同煤矿集团虎龙沟煤矿回采煤层为石炭系3～5#煤层，煤层平均厚度为12.73m，煤层发育不稳定，且结构复杂，含夹石（9～12层）及火成岩。煤层直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为3.8m，岩体承载能力差，不稳定，受采动影响易破碎；基本顶主要以砂质泥岩为主，岩体裂隙发育，孔隙大，平均厚度为12.4m。根据钻孔显示，3～5#煤层顶部岩体含有裂隙含水层，对井田采掘施工具有一定影响。

为了满足盘区采掘施工时的排水需求，需在东盘区皮带延伸巷端部施工一个盘区水仓。如图1所示，设计水仓为矩形断面规格，长度为20m，水仓上部断面规格为长×宽×高=17×5.0×3.5m，下部起底深度为2.5m，共分污水池、沉淀池以及清水池三个仓体，在清水池内安装两台45kW潜水泵对水仓进行排水。

图1 东盘区水仓平面布置示意图

2 原水仓施工技术难题

根据矿地测科提供资料显示，水仓施工地点位于大断层带附近，且水仓断面大，造成水仓施工难度大，效率低，存在很多施工难题如顶板维护、水仓内瓦斯排放等。

（1）顶煤难以预留。原设计中水仓施工时需预留顶煤厚度为9.0m，而水仓开口位置位于F11断层带附近，F11断层落差大，受断层应力影响，水仓施工时顶板压力大，顶煤难以预留，很容易发生顶板大面积冒顶现象。

（2）水仓顶板支护难度大，支护成本高。由于原设计水仓长度为20m，宽度为5.0m，受构造应力影响水仓顶板破碎严重，支护难度大，采用单一锚杆、锚索支护不能满足施工要求，需对顶板破碎区进行注浆支护，同时顶板永久支护施工后需架设工字钢棚进行加强维护，加大了水仓施工支护成本费用。

（3）通风不良，瓦斯集聚现象严重。采用原水仓施工设计时，水仓内出现通风不良、窝风现象，受断层裂隙带富含的瓦斯影响，水仓施工后裂隙带瓦斯涌入水仓内，水仓内易出现瓦斯集聚现象，需安装风流引射器进行局部排瓦斯，加大了设备安装数量，不利于水仓内机电设备安装。

3 东盘区水仓施工优化设计

为了保证水仓施工安全，决定对原水仓设计进行优化，提出了环形水仓施工方案。

（1）为了避免F11断层带影响，环形水仓开口位置距断层带间距为5.0m，水仓上部断面规格为宽×高=5.0×3.5m，下部起底深度为2.5m。

（2）环形水仓设计长度为26m，施工时共计分为三段。水仓AB段长度为8.0m，垂直皮带巷巷帮煤柱，施工到位后按设计拐弯施工BC段，设计长度为10.0m，到位后施工CD段，设计长度为8.0m，从皮带延伸巷开口，到位后与BC段贯通，如图2所示。

（3）环形水仓采用爆破施工工艺，采用防爆型专用耙岩机及SSJ-800型胶带输送机联合出煤，输送机机头处搭接皮带巷胶带输送机，机尾安装在AB段开口处。AB段施工时在输送机机尾处安装一部耙岩机进行出煤，施工BC段时在拐弯处再安装一部耙岩机进行联合出煤，施工CD段时将输送机机尾延伸至CD段开口处，采用耙岩机联合出煤，与AB段出煤工序相同。

（4）环形水仓顶板采用锚杆、锚索、“JW”型钢带联合支护。钢带长度为4.8m，每根钢带配套6根长度为2.5m无纵筋螺纹钢锚杆，锚索长度为8.0m，每排施工3根，锚索间排距为2.0m。为了防止水仓中部孤岛煤柱破碎垮落，护帮施工完后，对孤岛煤柱采取注浆加固。

（5）环形水仓仓体施工完后，分别在BC段距两端2.0m各施工一道宽度为5.0m、高度为2.5m、厚度为0.5m墙体，两墙体落差为0.5m。两道墙体将水仓分隔为污水池、沉淀池以及清水池。

（6）为了便于水仓日常维护及水位观察，在水仓顶板往下3.5m处每1.5m施工一组30mm棚环，并在同一组棚环上吊挂一根长度为5.0m的11#工字钢梁。待所有钢梁吊挂后，在钢梁上方密集铺设长度为3.0m木板。

（7）为了防止煤体氧化以及通风不良出现水仓有害气体集聚，采用混凝土喷浆对水仓帮部煤体进行隔绝处理，喷浆厚度不得低于0.1m。同时在皮带延伸巷内水仓中部施工两道通风调节风窗，使风流从环形水仓内流动，排除水仓内有害气体。