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关于煤层中大断面硐室工程施工方案的探讨_5151doc

关于煤层中大断面硐室工程施工方案的探讨
作者:未知 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2010-2-6

摘要:在煤矿建井工程中,马头门是一种特殊的硐室工程,该处围岩受井筒掘进时的扰动,且处于井筒与井底车场的连接部位的应力集中带。因此马头门的设计与施工是建井工程中的难题。本文通过对淮南矿业集团潘一矿第二副井-788m马头门施工过程中的实践,提出了一种行之有效的施工方法,兼顾了安全、质量和工期,具有一定的应用价值。
关键词:马头门  煤层  支护  施工方法
        1 工程概况
        淮南矿业集团潘一矿第二副井-788m马头门位于第二副井东西方向,属二水平开拓工程,由淮南矿业集团矿业工程分公司负责施工。东、西马头门长度分别为26.5m和60.3m,其中第二副井井筒中心线向东西方向各14.5m为马头门加固段,该段断面尺寸为(净)宽×高=6100×7408mm,上部位于6-1煤层中,煤层层厚4m,煤质极其松软,呈粉状,且属于突出危险煤层。本文重点对该加固段的施工方案进行探讨。
        为了使井筒安装与马头门掘砌平行施工,矿方拟定由第二副井措施巷施工等候室通道,从等候室通道进入马头门施工。
        2 支护方案及参数
        2.1 外层支护 马头门加固段设计外层支护为锚杆金属网网喷射混凝土、锚索、29U型钢支架联合支护。锚杆规格Φ22×2500mm高强树脂锚杆,间排距800×800mm,梅花形布置,每孔2卷树脂锚固剂(拱部Z2355型,帮部Z2850型)。金属网规格Φ6.5×2100×1200mm,网格150×150mm。喷射混凝土强度C20,喷厚100mm。锚索规格Φ17.8×8200mm,环向间距3000mm,纵向间距2000mm。
        29U型钢支架分7节,顶梁3节,腿4节,每两节搭接处使用3副29U钢卡缆。支架间距500mm,每架使用4组Φ22×2500mm固棚锚杆固定。支架与外层喷射混凝土间留200mm厚充填层。
        外层支护完成后进行注浆加固,采用深浅孔交叉布置,间排距3200×3200mm,孔深:浅孔1m,深孔3m。注浆采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥,水灰比1:0.8。
        2.2 内层支护 马头门加固段增设反底拱,内层支护为整体现浇钢筋混凝土支护。混凝土强度C50,壁厚700mm(底拱厚600mm)。设计为双层钢筋,环向钢筋为HRB335级Φ25mm热轧带肋钢筋,间距200mm;横向钢筋为HRB335级Φ22mm热轧带肋钢筋,间距250mm;钢筋保护层厚度50mm。
        3 施工方案的选择
        根据设计设计的支护参数,马头门加固段内、外层支护总厚度为1124mm,因此该段掘进断面尺寸达到了宽×高=8348×9032mm。经过分析,有以下两种可行的施工方案:
        方案一:由等候室进入,直接向井筒方向分层掘进。其优势是直接一次性掘进并支护到位,节省工时。劣势是断面跨度大,且6-1煤位于巷道顶板,顶板较难管理,且通风困难。
        方案二:由等候室进入,先施工断面较小的导硐与井筒方向贯通,然后从井筒开始分别向东西方向分层扩刷。其优势快速形成自然通风,且顶板容易管理,贯通后扩刷时,扩刷的矸石直接漏入导硐内,通过耙斗装岩机装走。劣势是需要先掘进导硐,后期还需要拆除导硐的支架,浪费工时。
        我们通过对上述两种方案的对比分析,考虑安全因素,认为方案二的方法虽然比方案一多出两道工序,但是该方案安全系数比较高,而且爆破作业时多一个自由面,爆破效果较好。因此,决定采用方案二。
        4 施工方法
        4.1 掘进及临时支护 马头门加固段施工分3层进行。上分层层高2.8m,中分层高3m,下分层高3.2m。由于马头门加固段上层位于6-1煤层中,且煤质松软,瓦斯涌出量大。矿方规定掉顶超过1m即按事故追查,因此,上分层掘进必须以最大限度的预防掉顶为原则。
        根据煤矿安全规程,突出危险煤层掘进严禁使用风镐,因此上分层掘进以手稿挖掘为主。先将巷道正顶按设计高度挖出800×800mm见方的面积,然后贴上相应面积的金属网片(可用普通金属网经裁剪制成),并用一根水压单体支柱进行临时支护。临时支护完成后,在金属网片四角各施工一根锚杆,待锚杆生效后卸压单体支柱,在网片中心施工一根锚索(锚杆、锚索规格见外层支护参数)。锚索加压后,人员站在网片下向两侧继续刷掘,每次刷800×800mm见方,并及时进行临时支护和锚网支护,刷掘够3m距离即施工锚索。直至刷够上分层高度。上分层刷掘时的矸石漏入导硐中经耙斗装岩机运走。
        按照上述掘进方法,能够最大限度的减少空顶面积,缩短煤体暴露在空气中的时间,降低风化,将掉顶的危险性降到最低。人员始终在已进行锚网支护的顶板掩护下作业,安全能得到保障。
        中分层及下分层为岩石为砂岩,采用爆破法施工,每次炮后及时进行锚网喷支护。中分层施工完成后,将原导硐的支架拆除。
        4.2 架设29U型钢支架 因为后期中分层、下分层施工时,29U钢支架整体悬空,因此29U型钢支架的安装以及固定直接关系到重大的安全问题。经讨论,认为有以下两种可行的施工方案:
        方案一:按照上述掘进方法将加固段上分层整体掘进出来,完成锚网喷及锚索支护后,一次性架设所有顶梁。具体

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