CN105065003A - 一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，包括以下步骤：1】依据施工工序将硐室分为四部分，由上至下垂直方向依次为上部硐室、中部硐室、液压硐室和下部硐室；各箕斗装载硐室靠近井筒一侧为顶板，远离井筒一侧定义为底板；2】井筒掘进过程中到达硐室深度后即进行硐室掘进，掘进方式根据步骤1所述的箕斗装载硐室施工工序的进行。该特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法根据特大型矿井箕斗装载硐室提出了总体施工方法，对掘进和支护过程中相关工艺过程和主要施工参数进行了优化设计，为我国特大型矿井箕斗装载硐室的施工提供了系统的施工方法。

Description

一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法

技术领域

本发明涉及一种斗装载硐室的施工方法，具体涉及一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法。

背景技术

箕斗装载硐室是实现井下煤炭转运至地面的重要装载硐室，其内安设箕斗装载设备(定容或定重)，将煤仓中的煤定量装入箕斗，提升至地面。箕斗装载硐室一般位于井底运输水平以下，上部连接煤仓，下部连主井井筒；当大巷采用胶带输送机运煤时，箕斗装载硐室可以位于运输水平以上。

根据矿井生产能力的大小，我国将矿井分为小型矿井、中型矿井、大型矿井和特大型矿井。特大型矿井一般是指年生产能力大于3.0Mt/a。由于年生产能力大，特大型矿井的主井提升能力一般非常大，进而要求其井筒直径与主井提升箕斗的容量增大，作为煤炭主要装载空间的立井箕斗装载硐室的施工也呈现出与一般矿井不同的特征，如断面大、支护要求高等。

虽然国内外文献中公布过一些大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，但大型矿井施工方法无法直接应用在特大型矿井箕斗装载硐室的施工中，所以亟需一种系统解决大型矿井立井箕斗硐室的施工问题的方法。

发明内容

本发明提供一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，主要解决了现有矿井箕斗装载硐室的施工方法大多针对大型、中型、小型煤矿，缺少一种系统支持特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法的问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，包括以下步骤：

1】依据施工工序将将硐室分为四部分，从地面至地心方向依次为上部硐室、中部硐室、液压硐室和下部硐室；所述各箕斗装载硐室靠近井筒一侧为顶板，远离井筒一侧定义为底板；

2】井筒掘进过程中到达硐室深度后即进行硐室掘进，掘进方式根据步骤1所述的箕斗装载硐室施工工序的进行；

2.1】对四个硐室进行分段分层施工，每个硐室均从顶板向底板方向掘进，每掘进1.5m～2.5m深度均需进行初次支护；所述初次支护通过锚杆锚索支护后喷浆完成；

2.2】掘进到达底板后建立永久支护；所述永久支护依次通过钢筋绑扎轮廓支护、槽钢支撑、砼浇注的方式成型。

上述步骤2.1中所述的掘进具体是通过以下步骤完成：

2.1.1】于井筒内绘制硐室轮廓线；

2.1.2】在轮廓线上进行水平布孔，孔洞用于安放炸药；

2.1.3】于孔洞内置入炸药进行掘进，每次掘进深度为1.5m～2.5m；

2.1.4】收集矸石并通过井筒运送至井外。

上述步骤2.1中所述的锚杆锚索支护是通过以下步骤完成：

2.1.5】检查掘进孔洞是否牢固，若牢固则进入一步处理，不牢固则进行加固处理；

2.1.6】于掘进孔洞内开设锚杆孔，并清扫锚杆空内杂质碎石；

2.1.7】于掘进孔洞内安设锚固剂；

2.1.8】于锚杆孔内置入结构锚固剂；

2.1.9】钢筋网中锚杆置入锚杆孔内与结构锚固胶结合锚固并机械固定。

上述步骤2.1中所述喷浆应先从掘进孔洞的侧壁底部开始，自下而上最终至掘进孔洞的拱顶，喷浆过程中应对回弹料进行收集，确保回弹量小于等于15％；喷浆时水压应大于风压0.08～0.12Mpa，水灰比应为0.4～0.5；

上述步骤2.2中钢筋绑扎轮廓支护是通过以下步骤完成：

2.2.1】于各硐室内施工外层钢筋网，外层钢筋网应与各硐室内壁相适配；

2.2.2】于各硐室内施工内层钢筋网，内层钢筋网应与外层钢筋网相适配；内层钢筋网与外层钢筋网之间通过构造筋连接；

上述步骤2.2中槽钢支撑是通过以下步骤完成：

2.2.3】采用木板穿鞋法固定作为碹腿的槽钢，作为碹拱的另一类槽钢安装于碹腿上，碹腿与碹腿之间、碹腿与碹拱之间、碹拱与碹拱之间采用钢管连接支撑；

2.2.4】墙部槽钢上安装钢模板，拱部槽钢上安装钢模板。

上述步骤2.2中砼浇注具体是通过以下步骤完成：

2.2.5】将混凝土送入钢模板形成的砼模后采用对称浇注分层振捣的方式进行混凝土浇筑；每分层厚度不大于400mm；

2.2.7】砼模内养护时间不得低于12小时，完成后拆除砼模，拆模后进行洒水养护。

本发明的优点在于：

本发明根据特大型矿井箕斗装载硐室提出了总体施工方法，对掘进和支护过程中相关工艺过程和主要施工参数进行了优化设计，为我国特大型矿井箕斗装载硐室的施工提供了系统的施工方法。

附图说明

图1为本发明施工方法硐室施工顺序图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详述：

某矿井设计生产能力8.0Mt/a。采用立井开拓方式，在工业厂区布置主、副、回风三条井筒。主立井井筒净直径8.2m，设计深度592m。矿井设计生产能力达到8.0Mt/a，属于特大型矿井。

主井箕斗装载硐室设计方位为主井井筒北偏东15°，采用单侧布置，箕斗装载硐室上部加强段标高为+613.3m(垂深505m)，加强段高3.95m；底部加强段标高为+585.08m(垂深533.22m)，加强段高1m；箕斗装载硐室位于井深508.95m～532.22m之间，净高23.27m，净宽8.2m，

净顶板标高+608.6m(垂深509.7m)，硐室掘进总高度为23.27m，按功能及施工顺序将硐室分为四部分，技术特征分述如下：

(1)上部硐室(垂深509.7m～516m)

包括装载硐室上部和1个带式输送机机头硐室，2个壁龛。

装载硐室上部净宽度8.2m，净高度6.3m，深度8.4m(距井筒中心线)，采用50mm厚锚网索喷初次支护，永久支护采用半圆拱型双层钢筋砼，支护厚度为700mm，。

带式输送机硐室净宽度6.5m，净高度4.5m，深度2m，采用50mm厚锚网索喷初次支护，永久支护采用半圆拱型双层钢筋砼，支护厚度为500mm。

壁龛净宽度5m，净高度3.5m，深度0.85m，采用50mm厚锚网索喷初次支护，永久支护采用半圆拱型双层钢筋砼，支护厚度为700mm。

上部硐室底板均采用200mm厚C25混凝土铺底。

(2)中部硐室(垂深516m～522.4m)

中部硐室净宽度为8.2m，净高度为6.4m，深度8.1m(距井筒中心)，三面采用直墙型双层钢筋砼支护，山墙支护厚度为700mm。

(3)液压硐室(垂深522.4m～526.2m)

中部硐室底板下设一个液压硐室，液压硐室净宽度4.3m，净高度为3.15m，深度3.5m，采用50mm厚锚网索喷初次支护，永久支护采用半圆拱型双层钢筋砼，支护厚度为600mm，底板采用200mm厚C25混凝土铺底。

(4)下部硐室(垂深526.2m～532.2m)

下部硐室净宽度为8.2m，净高度6.02m，净深度为6m，初次支护采用50mm厚锚网索喷支护，永久支护采用直墙型双层钢筋砼支护，山墙支护厚度为700mm，m，底板采用200mm厚C25混凝土铺底；底部设站柱基础，采用预留基础孔。

箕斗装载硐室及井筒采用C50混凝土支护，硐室相关井筒段井壁壁厚为700mm，采用双层钢筋砼支护。钢筋采用Φ22mm螺纹钢，钢筋间排距为250×250mm，采用Φ10mm盘圆做构造筋，间排距为500×500mm。

(1)总体施工顺序

根据箕斗装载硐室高度等工程特征，结合设计支护方式及井筒基岩段施工工艺，每部分施工在从该部顶板到底板施工的过程中，每掘进2m进行锚索网喷初次支护，在进行井筒掘进时将箕斗装载硐室部分一并掘出，并对井筒周边及箕斗装载硐室进行锚网喷一次支护。

当掘进至每个分部底板后，稳立装载硐室该部的拱顶部和拱墙模板，最后用井筒液压模板由下向上连同箕斗装载硐室一起浇注混凝土，首次浇筑段高为3.5m，以后每次提升浇筑留500mm压茬。

(2)装载硐室掘进

硐室掘进采用分段分层施工，分上部硐室、中部硐室、液压硐室、下部硐室四段。每段根据段高进行分层施工，首先施工每段的上部，然后再施工下部。硐室掘进时先画硐室轮廓线，采用YTP-29a型凿岩机进行水平布孔，炮孔直径为42mm，炮孔深度为2.0m，循环进尺为1.8m。硐室内矸石采用挖机及人工翻矸至井筒内，井筒内采用2台HZ－6型中心回转抓岩机，将矸石装入吊桶提升出井，由各自的翻矸台自动翻矸系统经溜槽溜至地面，自卸汽车运到排矸场地。

(3)装载硐室的初次支护

1)锚杆锚索支护

硐室顶部及肩窝处采用MQT-130型号锚索锚杆机，帮部采用YTP-29型气腿式凿岩机、Φ22中空六角钢钻杆，锚杆孔深度为3000mm。锚杆搅拌采用风动搅拌器进行搅拌，搅拌时间不低于1min。锚杆安设工艺为：爆破—通风排烟—敲帮问顶—打锚杆孔、清扫孔—安设钢筋网-放树脂药卷--安装锚杆--拧紧锚杆托盘螺母。采用MQT-130型锚索锚杆机，锚索孔深度为9.3m。锚索搅拌采用锚索机带动钢绞线进行搅拌，搅拌时间不低于1min，采用风动、液压两用锚索锁紧器进行锁具紧固。

2)喷浆

采用Z-Ⅶ型喷浆机进行砼喷射，砼生料采用溜灰管下灰。喷射顺序为：先墙后拱，从墙基开始自下而上进行，喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。喷射工作开始前，应首先在喷射地点铺上旧皮带，以便收集回弹料，若喷射地点有少量淋水时，可以适当增加速凝剂掺入量；若出水点比较集中时，可设好排水管，然后再喷浆。喷射时，喷浆机的供风压力为0.4MPa，水压应比风压高0.1MPa左右，最合适的水灰比是0.4～0.5之间。喷射过程中应根据出料量的变化，及时调整给水量，保证水灰比准确，要使喷射的湿混凝土无干斑，无流淌，粘着力强，回弹料少，一次喷射混凝土厚度50mm。喷射工作结束后每班洒水1次，一次喷射完毕，应立即收集回弹物。喷射工作结束后，必须卸开喷头，清理水环和喷浆机内外部所有灰浆或材料。喷射混凝土回弹率不得超过15％，回弹料要及时收起掺入料中继续使用，但掺入量不超过30％。开机时必须先给水、后开风、再开机、最后上料；停机时，要先停料、后停机、再关水、最后停风。喷射工作开始后，严禁将喷射枪头对准人员，喷射中突然发生堵塞故障时，喷射手应紧握喷头并将喷口朝下。喷射前必须清洗岩帮，清理浮矸，喷射均匀，无裂隙，无“穿裙，赤脚”。

(4)装载硐室的永久支护

1)硐室钢筋绑扎

硐室墙部采用双层钢筋，先施工外层钢筋网，再施工内层钢筋网；钢筋采用使用Φ22mm螺纹钢，钢筋间排距为250×250mm；外层钢筋保护层厚度为110mm，内层钢筋保护层厚度为70mm。采用Φ10的圆钢加工成构造筋，连接内外层钢筋网，间排距为500×500mm。施工外层钢筋时，先按照设计尺寸在墙部底板上1.5m用锚杆在左右帮各固定一道纵向钢筋，下部采用矸石固定，按照设计逐道绑扎环向钢筋的站筋，最后按照间排距绑扎纵向钢筋并严格控制到巷中的距离，钢筋绑扎采用14#扎丝双道绑扎。硐室拱部内采用双层钢筋，先施工外层钢筋网，再施工内层钢筋网；钢筋采用使用Φ22mm螺纹钢，钢筋间排距为250×250mm；外层钢筋保护层厚度为110mm，内层钢筋保护层厚度为70mm。采用Φ10的圆钢加工成构造筋，连接内外层钢筋网，间排距为500×500mm。拱部钢筋采用自外而里一次绑扎成型。

2)稳立模板

硐室采用[20槽钢做碹腿和碹拱，碹腿和碹腿之间及碹拱和碹拱之间采用Φ108mm钢管支撑，碹股间距为1500mm，碹腿底部采用木板穿鞋固定，，碹拱坐在碹腿上，采用Φ18×75mm螺栓连接，碹拱加工成三个圆弧，采用法兰盘和Φ18×75mm螺栓连接。碹股尺寸按照按照施工图半径或半宽加大30mm设计施工。墙部模板采用1500×300×3mm钢模板，横向立卧；拱部采用1200×200×5mm土建钢模板；碹与井筒相关处和碹与碹相关处采用50mm厚木背板现场配制。拱部与井壁连接处的模板要在地面放大样提前加工好，并编号。所有木模板包括墙体与井壁连接处的模板都要刨光。井下支模时一定保证表面平整度和接茬处模板密贴；每块模板间高低差不大于5mm，接缝宽度不大于3mm。模板与井壁之间采用木撑固定，随浇砼逐块取出。

3)砼浇筑

井筒及硐室浇筑使用C50混凝土，混凝土由甲方供应，井下浇筑混凝土时采用溜灰管下料。硐室内采用两趟铁皮自制溜灰槽溜灰入模浇筑施工，辅以人工铁锨送灰，并根据浇筑高度情况随时调整入灰位置。混凝土入模后，采用4台风动插入式高频振动棒振捣混凝土，混凝土浇注采用对称浇注，分层振捣的方式，每分层厚度不大于400mm，混凝土砌体内不得留有木材、纸片等杂物。浇筑混凝土要均匀、捣实，做到拆模板后无“蜂窝”、“麻面”现象，混凝土表面平整光滑。砼浇施工中应保证连续施工，如间隔时间较长应预留好接茬面以保证筑体连续性。浇筑施工中必须设专人密切观察模板位移情况，发现跑模立即停浇处理。砼接茬处浇筑前必须进行毛面处理，浇筑接茬必须密实。

4)拆模

砼模内养护时间不得低于12小时，拆模后进行洒水养护。模板拆除严格按照先顶(上)后墙(下)、先碹股(脚手架)后模板、先外后里的原则进行拆模施工。拆模施工中注意模板保护，严禁采用大锤、手稿等敲砸。

(5)其他辅助系统

在施工过程中，需要提升排矸、压风系统、排水系统、通风系统、供电系统、通讯、信号与照明、供水系统等的相互配合。

施工过程中的应注意掘进和支护方面的问题。

(1)掘进安全措施

严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮制”制度。严禁起爆药卷与炸药装在同一容器内运往井底。炸药和雷管不得同罐运送，必须由放炮员单独押送。每次爆破前，吊盘的提升高度不能低于40米，放炮后和移动吊盘后，都必须进行稳盘。放炮前必须设置警戒并通知井口50m范围内的一切人员撤至50m以外，并依据指令进行起爆。爆破后通风时间不小于15min，通风后必须仔细检查井筒，清除崩落在翻矸台、封口盘、模板、吊盘或其他设备上的矸石。发现残炮，瞎炮必须采用300mm平行炮眼起爆处理，严禁在残炮、瞎炮上打眼。

(2)支护安全措施

严格按照设计进行锚杆施工，锚杆托板必须紧贴岩面，锚杆角度垂直岩面，偏差不得超过15°，锚杆锚固力不得低于125KN。网片连接必须搭接10％，网片不得松弛。锚索严格按照设计施工，锚索托盘必须紧贴岩面，预紧力符合规范，锚固力不得低于250KN。喷浆厚不得低于50mm，并保证将锚网覆盖。初次支护前必须严格执行敲帮问顶制度。

碹股必须连接牢固。模板必须与碹股连接牢固，严防倒塌。及时清除模板和碹股上粘附的砼、矸块等杂物。井下在模板和灰盘上工作的人员必须佩带好安全带。浇砼时必须分层对称浇灌，每层厚度控制在400mm左右，浇砼后必须将模板及灰盘上粘附的砼清理干净，方可拆除灰盘。模板拆除过程中必须设定专人统一指挥。

拆模时必须严格遵循由外向里、由拱部至墙部、先碹股后模板、先上后下逐块拆除的施工原则。模板拆除过程中严禁平行作业。模板拆卸过程中严禁使用电气焊，如必须使用，严格执行烧焊作业票制度，并且消防器材配备齐全，瓦检通风人员必须现场监护。

综上，该矿井设计井型大，主井提升箕斗能力较大，煤炭主要装载空间的立井箕斗装载硐室出现断面大、支护要求高等特点。

Claims (7)

1.一种特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1】依据施工工序将硐室分为四部分，由上至下垂直方向依次为上部硐室、中部硐室、液压硐室和下部硐室；所述各箕斗装载硐室靠近井筒一侧为顶板，远离井筒一侧定义为底板；

2】井筒掘进过程中到达硐室深度后即进行硐室掘进，掘进方式根据步骤1所述的箕斗装载硐室施工工序的进行；

2.1】对四个硐室进行分段分层施工，每个硐室均从顶板向底板方向掘进，每掘进1.5m～2.5m深度均需进行初次支护；所述初次支护通过锚杆锚索支护后喷浆完成；

2.2】掘进到达底板后建立永久支护；所述永久支护依次通过钢筋绑扎轮廓支护、槽钢支撑、砼浇注的方式成型。

2.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.1中所述的掘进具体是通过以下步骤完成：

2.1.1】于井筒内绘制硐室轮廓线；

2.1.2】在轮廓线上进行水平布孔，孔洞用于安放炸药；

2.1.3】于孔洞内置入炸药进行掘进，每次掘进深度为1.5m～2.5m；

2.1.4】收集矸石并通过井筒运送至井外。

3.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.1中所述的锚杆锚索支护是通过以下步骤完成：

2.1.5】检查掘进孔洞是否牢固，若牢固则进入一步处理，不牢固则进行加固处理；

2.1.6】于掘进孔洞内开设锚杆孔，并清扫锚杆空内杂质碎石；

2.1.7】于掘进孔洞内安设锚固剂；

2.1.8】于锚杆孔内置入结构锚固剂；

2.1.9】钢筋网中锚杆置入锚杆孔内与结构锚固胶结合锚固并机械固定。

4.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.1中所述喷浆应先从掘进孔洞的侧壁底部开始，自下而上最终至掘进孔洞的拱顶，喷浆过程中应对回弹料进行收集，确保回弹量小于等于15％；喷浆时水压应大于风压0.08～0.12Mpa，水灰比应为0.4～0.5。

5.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.2中钢筋绑扎轮廓支护是通过以下步骤完成：

2.2.1】于各硐室内施工外层钢筋网，外层钢筋网应与各硐室内壁相适配；

2.2.2】于各硐室内施工内层钢筋网，内层钢筋网应与外层钢筋网相适配；内层钢筋网与外层钢筋网之间通过构造筋连接。

6.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.2中槽钢支撑是通过以下步骤完成：

2.2.3】采用木板穿鞋法固定作为碹腿的槽钢，作为碹拱的另一类槽钢安装于碹腿上，碹腿与碹腿之间、碹腿与碹拱之间、碹拱与碹拱之间采用钢管连接支撑；

2.2.4】墙部槽钢上安装钢模板，拱部槽钢上安装钢模板。

7.根据权利要求1所述的特大型矿井箕斗装载硐室的施工方法，其特征在于：所述步骤2.2中砼浇注具体是通过以下步骤完成：

2.2.5】将混凝土送入钢模板形成的砼模后采用对称浇注分层振捣的方式进行混凝土浇筑；每分层厚度不大于400mm；

2.2.7】砼模内养护时间不得低于12小时，完成后拆除砼模，拆模后进行洒水养护。