色连二号矿井井底煤仓快速施工技术

色连二号矿井井底煤仓快速施工技术

黄树，王志强，汪勇，韩峰，庞哲

（中北煤化工有限公司 企业管理部 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000）

摘 要：目前煤仓施工是国内煤矿重点复杂工程之一，然而煤仓的快速掘进施工技术一直备受国内煤矿广泛关注。现针对蒙西矿区特殊条件下中北煤化工有限公司井底煤仓快速掘进前进行方案比较，并通过编制节点工期，优化施工工艺，现场组织施工，评价掘进效益，实现了安全、技术、经济一体化。

关键词：井底煤仓；快速施工；方案比较；优化施工工艺；安全、技术、经济一体化。

中图分类号：TD                文献标志码：                 文章编号

Rapid construction technology of bottom coal bunker in Serian No. 2 mine

Huang Shu, Wang Zhiqiang，Wang Yong，Han Feng，Pang Zhe

（Enterprise management department， Zhong Bei Mei Hua Gong Co.Ltd.Color Mine，Erdos city, Inner Mongolia autonomous region，017000）

Abstract：At present, coal bunker construction is one of the key complex projects in domestic coal mines, but the rapid excavation construction technology of coal bunker has been widely concerned by domestic coal mines. Based on the comparison of plans before the rapid excavation of coal bunker of Zhongbei Coal Chemical Co., Ltd. under the special conditions of Mengxi mining area, the integration of safety, technology and economy has been realized through the preparation of node construction period, optimization of construction technology, on-site construction organization and evaluation of excavation benefits.

Keywords: Bottom coal bunker; Rapid construction; Scheme comparison; Optimize construction technology; Security, technology and economic integration

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引言

目前煤仓施工是国内煤矿重点复杂工程之一，然而煤仓的快速掘进施工技术一直备受国内煤矿广泛关注。现针对蒙西矿区特殊条件下中北煤化工有限公司井底煤仓快速掘进前进行方案比较，并通过编制节点工期，优化施工工艺，现场组织施工，评价掘进效益，实现了安全、技术、经济一体化。

1概况

1.1地质概况

煤仓掘进段主要岩石岩性为灰色中粒砂岩、细粒砂岩,灰色或灰黑色砂质泥岩,主要煤层有4-1上煤、4-1煤和5-1煤。中粒砂岩以石英、长石为主，泥质胶结，强度中等。细粒砂岩以石英、长石为主，泥质胶结，局部胶结好,岩石硬度大。煤层黑色，光泽暗淡，以暗煤丝炭为主，块状构造，含薄层砂质泥岩夹矸。

井底煤仓施工段巷道地质条件简单，预计无构造发育。主要充水因素为4-1及5-1上煤层顶板砂岩水，预计正常涌水量1～3m3/h,最大涌水量10m3/h。

1.2工程概况

色连二号矿井井底煤仓井底煤仓容量为1500m3，工程预算总金额为447.23万元，计划工期120天。掘进总深度为32.964m，其中仓帽深度为4.68m，仓筒深度为26.784m，下锁口深度为1.5m。煤仓净直径8m，掘进荒径9.3m。采用锚网喷+钢筋混凝土联合支护，浇筑砼厚度0.6m，仓筒下段高10m和下口斜面均为C30铁钢砂混凝土，仓筒其余部分为普通混凝土，强度等级C30。仓筒纵向钢筋为Ф20@250mm、环向钢筋为Ф22@200mm。

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图1 井底煤仓剖面图

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2 成果创新点及主要做法

2.1总体施工方案的选择

方案一：施工反井钻孔后，按照自上而下，先挖掘和浇筑仓帽，再将仓筒及下锁口分成若干小段高进行挖掘和浇筑，最后完成收尾工作。

方案二：施工反井钻孔后，按照自上而下，先挖掘和浇筑仓帽，再将仓筒及下锁口一次性挖掘到底，然后自下而上连续浇筑下锁口及仓筒，最后完成收尾工作

考虑到井底煤仓施工段巷道地质条件简单，预计无构造发育，且涌水量较小。故采用方案二（详见表1）。

经过多次讨论继续优化施工方案：（1）将胶带运输机机头基础与仓帽一起挖掘，连续浇筑，且将下口给煤机硐室与煤仓下锁口连续浇筑，缩短了分别浇筑所需的混凝土养护期时间，且连续浇筑成一个整体，提高了工程质量。（2）在完成挖掘和浇筑仓帽拆模板后，在养护期内可以实行平行作业，开始挖掘仓筒。

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                                表一  方案比较

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2.2编制节点工期计划

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(一)将整个煤仓主体工程分成四个步骤进行施工：第一步，施工直径为1.4m反井钻孔，主要用于井底煤仓挖掘期间出矸和形成通风系统；第二步，人工挖掘仓帽及胶带运输机机头基础，整体连续浇筑；第三步，采用人工风镐配合LG6060D（柴油）小型巷修机进行掘进仓筒及下锁口，循环进尺0.8m，一掘一喷；第四步，自下而上连续浇筑下锁口及仓筒。根据施工方案编制色连二号矿井井底煤仓工程节点工期计划，总工期128天，详见表2。

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表2 色连二号矿井井底煤仓工程节点工期计划表

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2.3优化施工工艺

2.3.1施工反井钻孔

井底煤仓采用自上而下挖掘，为形成出矸系统、通风系统、浇筑输送混凝土系统，需要先施工一个反井钻孔。位置选定在4-1煤层胶带机大巷巷中心线偏西500mm的轴线与煤仓上口联络巷胶带中心线交点处布置钻孔，反井钻孔倾角为90°，荒径1.4m。

本钻孔使用ZFY1.2//30/150型反井钻机进行钻进，钻杆直径为188mm，导孔小钻头直径为244mm，扩孔大钻头直径为1400mm。

1、钻孔施工顺序均为：安装小钻头→导孔钻进→导孔钻透→拆除小钻头→安装大钻头→扩孔钻进→扩孔结束→拆除大钻头→拆除钻机。

2、开孔时应采用低压钻进，然后再逐渐加压钻进。每次接钻杆前，把钻具提起，继续用清水清洗孔底，清洗时间根据导孔深度的不同控制在2~5min左右。停机前必须把钻具提离孔底2m的高度，遇破碎带及裂隙发育岩层时要连续快速钻进，以防塌孔埋钻。

3、连接钻杆时旋紧力要一致，给进压力不宜过大，防止钻杆弯曲造成孔歪斜过大。

4、导孔钻压为5~10MPa，如遇坚硬岩石可适当提高钻压，钻进速度一般每10min钻进1m为宜。

5、当距钻透下口剩余2m之前，逐渐降低钻压。

6、导孔施工时如无特殊情况，应连续钻进，直至到导孔到底，以防塌孔埋钻。施工过程中要经常校核钻孔各参数，发现偏差应立即处理。

7、导孔钻透后，在下口把导孔钻头和短杆卸下，接上扩孔钻头。

8、扩孔在开孔期间应采用低压钻进，以防钻头晃动而撞坏刀具，待钻头上的导向轮全部进入孔内后，方可加压钻进。

9、扩孔钻压一般控制在7~12.5MPa。

10、扩孔至上口基础时，应减压慢速钻进，并注意观察变化情况防止塌孔。

11、钻孔施工好以后，先将扩孔钻头及及钻杆进行拆除，然后拆除钻机。

12、施工期间的钻屑通过手推车人工转运至主斜井大皮带运走。

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2.3.2形成提升系统

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1. 安装回柱绞车。在煤仓上口4-1煤胶带机巷南端距煤仓中心位置15m处安装一台22KW的JH-14回柱绞车，供仓筒向下掘进时运送人员、工具和材料之用。绞车基础长3m，宽1.4m，深度1.0m，混凝土高出地坪面0.1m。基础浇筑前在基坑打锚杆6根，锚杆垂直打入底板，锚杆规格φ22×2500mm，每根锚杆使用2根Z2360锚固剂锚固，锚杆外露不小于500mm，然后用垫板加螺帽将绞车固定在底板的锚杆上，再对基础进行混凝土浇筑，砼强度等级C30。

2.吊挂绞车提升定滑轮。在煤仓上口硐室顶部，以绞车提升定滑轮吊挂点为中心，以半径为0.4m的圆内对称施工4根吊挂锚索，用于吊挂固定长和宽均为500mm, 厚度为20mm的钢板，将10t定滑轮满焊固定在该钢板上，形成绞车提升吊挂天轮。锚索规格Ф17.8×7300mm，每根锚索使用Z2360锚固剂4支。

3.制作吊篮。吊篮长1m，宽1.0m，高1.3m，采用10#槽钢焊骨架，用5mm钢板进行铺底和围边，围边高度400mm，吊篮周边竖向用φ18mm钢筋焊接，钢筋间隔150mm，4个哈蟆卡与吊篮四根立柱上端孔绞接连接。

4.制作安装井底煤仓上口封口盘。封口盘由一个固定仓盖门和一个活动仓盖门组成，规格均为2.8×1.6m，下安装两根4.5m的24kg轨道，两轨道用拉杆连接，浇筑C30混凝土固定。活动仓盖门可在轨道上移动。仓盖门在地面用大板加工后运往井下安装。见图5

5.搭设围栏。在煤仓上口用Ф48×3.5mm的脚手架钢管搭设围栏围护。围栏距井筒边不小于200mm，钢管间距1m，第一层钢管距地坪面0.2m，第二层钢管距地坪面1.2m,钢管外围绑扎金属网（金属网采用Φ6.5×1700×900mm焊网，网格100×100mm，采用14#扎丝每隔200mm绑扎一道，网片搭接长度为100mm）

2.3.3井底煤仓主体工程施工

（一）上锁口（仓帽）施工

1.仓帽开始挖掘前，把巷修机开至上锁口西侧，利用巷修机掘进，掘1m深后，从西侧垫一个斜坡，将巷修机开至仓内进行施工。

2.仓帽深度4.68m，按Ф9.3m圆形断面自上口巷道底板向下掘进，与此同时南侧的设备基础长7m，宽2.7m，深1.4m也一并挖掘。掘进时，仓帽和设备基础边帮要及时进行锚网喷支护，随掘随锚随喷浆，钢筋网横放，掘够一排,锚网支护一排,喷浆支护滞后一排,仓帽循环进尺0.8m。当全断面掘深达4.68m时，停止挖掘，清理平场。

3.在距仓帽底部向上0.5m的高度沿仓筒荒径1周打1圈锚杆加强仓帽支护，锚杆间距为350mmm，锚杆外露550mm,外露锚杆与混凝土支护的钢筋绑扎连接成整体。加强锚杆规格与支护锚杆相同，每根支护锚杆和加固锚杆使用Z2360和K2360锚固剂各1支。

4.在距仓筒中心半径为4050mm的圆周上往下钻孔做预留钢筋搭接用，孔径28mm，孔距250mm，孔深880mm。

5.自下而上立模浇筑仓帽混凝土，仓帽与上口相应的预埋螺栓和上口南侧的设备基础一起浇筑形成一个整体。

6.煤仓仓帽从上向下掘进、锚网喷支护到位后，由下向上稳骨、立模、绑扎钢筋，并浇筑混凝土。斜面浇筑前先将仓筒段的2m浇筑完成，然后斜面和锁口稳骨，用仓筒段碹骨及上锁口碹骨作为支撑骨架，再用30mm的木板作为模板，配合脚手架钢管进行固定立模，绑扎仓帽斜面、锁口梁和南侧设备基础钢筋，将上锁口斜面，锁口梁和南侧的设备基础一次性浇筑成型。上锁口梁由预埋厚20mm的钢板包面包边。最后利用24kg/m轨道、仓盖门和大板对煤仓仓帽溜煤口进行封口，同时预留出溜灰口、管道口等。

（二）仓筒掘进

1.利用巷修机下掘刷帮至设计荒径Ф9.3m，矸石通过反井钻孔排至煤仓下口。掘进时要及时进行锚网喷支护，随掘随锚随喷浆，循环进尺0.8m，一直掘至与井底巷道贯通。

2、仓筒贯通5米前，下部矸石留足垫实，先从仓筒南侧按导硐贯通，待巷修机落在矸石垫层上之后，再逐步将导硐刷大到设计断面，并进行锚网喷支护，掘一排支护一排。

（三）采用槽钢碹骨自下而上循环连续浇筑仓筒。

在完成仓筒下段5m浇筑工程后，仓筒上段使用槽钢碹骨立模，第一层槽钢碹骨直接立在仓筒下段最上的一架碹骨上面，每层槽钢碹骨由5节连接而成，每节槽钢之间使用D16×50mm的螺栓连接。浇筑段高为1m，五套槽钢碹骨自下而上循环连续浇筑仓筒。

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图2 槽钢钢模加工图

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3 效益

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色连二号矿井井底煤仓自开始开工至完工，减去主斜井浇筑25天，总工期110天。较原计划工期提前10天完工，较工程预算节约50余万元，对同类工程施工具有指导和借鉴意义，实现了安全、技术、经济一体化。

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参考文献:

[1]煤矿安全规程.图书馆目录[M].北京：中国法制出版社，2016：16-30.

[2]李振祥，闫飞，张成等.煤矿安全生产标准化与煤矿安全质量标准化（条文对比）.北京：煤炭工业出版社，2017,133-153.

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