CN112196542A - 超大断面换装硐室掘进施工方法 - Google Patents

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谢红光
尚东生
孟泽勋
苏小强
王学峰
刘鹏
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Abstract

本发明公开了超大断面换装硐室掘进施工方法，采用综掘机进行掘进施工，具体包括如下步骤：(1)由井底乘人车场施工一条硐室外部措施巷到达换装硐室顶拱中心位置；(2)由换装硐室顶拱中心位置进行第一层掘进导硐施工形成半圆拱顶板；(3)在所述半圆拱顶板布设的锚网上喷涂薄喷材料加固；(4)在换装硐室内掘进一条与换装硐室出口贯通的通风坡道，实现全风压通风；(5)向下用台阶分层法掘进施工，最终到达设计底板高度，完成换装硐室施工。本发明方法具有掘进效率高、可靠、安全、清洁等优势。

Description

超大断面换装硐室掘进施工方法
技术领域：
本发明涉及换装硐室施工方法，特别是涉及超大断面换装硐室掘进施工方法。
背景技术：
为满足煤矿综采工作面一次采全高及大型设备的安装需要，需设置设备换装硐室，主要用于起吊组装、维护大采高支架。
对于超大断面硐室施工存在以下三方面问题：
1、使用硐室空间内部措施巷到顶后，再采用台阶式分层掘进施工，分部分、分阶段掘进，需要适时反刷顶板，反刷顶板时需要解决综掘机垫层留设、施工台阶留设与加固、运煤及通风系统布置等一系列复杂的影响施工安全的问题，施工安全与施工质量难以保证，且施工效率低；
2、施工过程中岩巷掘进产生大量岩粉，巷道断面大造成通风、排尘困难，严重影响作业人员视线，存在较大的安全隐患。
3、换装硐室掘进过程中，局部地质构造复杂，由于大跨度施工造成顶、帮部压力显现，尤其在帮部煤岩交界处出现较严重的片帮，影响巷道成型质量的同时极易出现掉矸、片帮伤人的风险。
4、换装硐室的大断面在岩体中产生高应力，采用常规的混凝土防护层易开裂、破损，存在安全隐患。
发明内容：
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种高效、安全的超大断面换装硐室掘进施工方法。
本发明的目的由如下技术方案实施：超大断面换装硐室掘进施工方法，采用综掘机进行掘进施工，具体包括如下步骤：
(1)由井底乘人车场施工一条硐室外部措施巷到达换装硐室顶拱中心位置，所述硐室外部措施巷位于所述换装硐室外部的一侧；
(2)由换装硐室顶拱中心位置进行第一层掘进导硐施工形成半圆拱顶板，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网；
(3)在所述半圆拱顶板布设的锚网上喷涂薄喷材料加固；
(4)在换装硐室内掘进一条与换装硐室出口贯通的通风坡道，实现全风压通风；
(5)向下用台阶分层法掘进施工，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网，在帮部煤岩交界部位采用混凝土喷射方式，在逐层拉底过程中及时跟进喷浆支护，最终到达设计底板高度，完成换装硐室施工。
进一步，所述第一层掘进导硐施工具体包括：首先，施工顶层中心导硐断面，到位后分别向两侧施工两个扩刷断面，形成半圆拱顶板。
进一步，包括两台专用除尘风机和一台压入式供风风机，两台专用除尘风机和一台压入式供风风机均设置于所述井底乘人车场，两台专用除尘风机均连接有除尘风管，所述除尘风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述除尘风管的进风口端设于掘进工作面处；所述压入式供风风机连接有供风风管，所述供风风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述供风风管的出风口端设于掘进工作面处。
本发明的优点：
1、本发明采用综掘机掘进，机掘岩巷日均进尺为4-5米，掘进效率高；同时，根据先拱后墙的原则，先由井底乘人车场施工一条硐室外部措施巷到达硐室顶拱中心位置，再开始导硐施工，在换装硐室外掘进措施巷比在换装硐室内部掘进措施巷更方便和安全，可以解决后期拉底时台阶过高、反刷顶板时垫层留设困难、出煤通风系统布置难度大等安全隐患；
2、在第一层掘进导硐施工时，采用两台专用除尘风机与1台压入式供风风机配合完成掘进工作面除尘及供风任务，有效降低粉尘浓度，使用除尘风机后，工作面掘进过程中粉尘浓度得到了明显的控制，生产作业环境得到极大改善，提高了作业安全系数；
3、在顶板半圆拱掘进完成后，采用新型薄喷材料对巷道顶板进行快速喷浆，新型薄喷材料相比传统水泥喷浆具有快速、可靠、安全、清洁等优势，使用新型薄喷材料后的巷道顶板可以最大程度将锚网及巷道顶板碎矸固定，形成整体而不会开裂和掉落，消除了安全隐患；
4、在第一层掘进导硐施工完成后，从换装硐室内最西侧Ⅲ断面顶部，向东侧采用9°下山分层落底方式，掘进至与换装硐室东出口贯通的通风坡道，实现全风压通风，解决后期在分层法掘进施工时大断面供风不足难题；
5、在帮部煤岩交界部位采用混凝土喷射方式，在逐层拉底过程中及时跟进喷浆支护，保证了帮部巷道成型质量符合设计要求。
附图说明：
图1为超大断面换装硐室掘进施工方法的硐室外部措施巷示意图。
图2为超大断面换装硐室掘进施工方法的硐室施工横向断面图。
图3为超大断面换装硐室掘进施工方法的硐室施工纵向断面图。
具体实施方式：
察哈素煤矿西翼换装硐室设计为直墙半圆拱型断面，长度70m，设计掘进断面宽×高为12800×14400mm，掘进断面积166.7㎡，硐室最高点距离底板达到14.4m，根据先拱后墙的施工方案，需要由井底乘人车场先施工一条措施巷到达硐室顶供中心位置，再开始导硐施工。
由施工方案确定硐室导硐及分层施工顺序，施工设备为EBZ230型综掘机，还包括两台专用除尘风机和一台压入式供风风机，两台专用除尘风机和一台压入式供风风机均设置于所述井底乘人车场，两台专用除尘风机均连接有除尘风管，所述除尘风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述除尘风管的进风口端设于掘进工作面处；所述压入式供风风机连接有供风风管，所述供风风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述供风风管的出风口端设于掘进工作面处。
如图1所示，首先从换装硐室南部乘人车场位置施工长度79m，坡度8°的硐室外部措施巷，到达换装硐室顶部西侧。
到达换装硐室顶拱中心位置后，如图2所示，开始施工Ⅰ导硐断面，导硐掘进宽度5000mm，高度3900mm，长度70m，导硐顶板采用永久锚网索支护，两帮部采用玻璃钢锚杆临时支护。到位后分别施工两个Ⅱ扩刷断面，形成半圆拱顶板，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网；在半圆拱顶板布设的锚网上喷涂薄喷材料加固。本实施例，薄喷材料由山西四通晋业科技有限公司生产的安固尔KG-1加固材料。
然后，如图3所示，在换装硐室内掘进一条与换装硐室东出口贯通的通风坡道，实现全风压通风；本实施例中，从换装硐室内最西侧Ⅲ断面顶部，向东侧采用9°下山分层落底方式，掘进至与换装硐室东出口贯通，形成通风坡道，实现全风压通风；
接下来，开始用台阶分层法施工Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ断面，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网，在帮部煤岩交界部位采用混凝土喷射方式，在逐层拉底过程中及时跟进喷浆支护，最终到达设计底板高度，完成换装硐室施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.超大断面换装硐室掘进施工方法，其特征在于，采用综掘机进行掘进施工，具体包括如下步骤：
(1)由井底乘人车场施工一条硐室外部措施巷到达换装硐室顶拱中心位置，所述硐室外部措施巷位于所述换装硐室外部的一侧；
(2)由换装硐室顶拱中心位置进行第一层掘进导硐施工形成半圆拱顶板，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网；
(3)在所述半圆拱顶板布设的锚网上喷涂薄喷材料加固；
(4)在换装硐室内掘进一条与换装硐室出口贯通的通风坡道，实现全风压通风；
(5)向下用台阶分层法掘进施工，在掘进过程中，形成的新断面随时布设锚网，在帮部煤岩交界部位采用混凝土喷射方式，在逐层拉底过程中及时跟进喷浆支护，最终到达设计底板高度，完成换装硐室施工。
2.根据权利要求1所述的超大断面换装硐室掘进施工方法，其特征在于，所述第一层掘进导硐施工具体包括：首先，施工顶层中心导硐断面，到位后分别向两侧施工两个扩刷断面，形成半圆拱顶板。
3.根据权利要求1所述的超大断面换装硐室掘进施工方法，其特征在于，包括两台专用除尘风机和一台压入式供风风机，两台专用除尘风机和一台压入式供风风机均设置于所述井底乘人车场，两台专用除尘风机均连接有除尘风管，所述除尘风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述除尘风管的进风口端设于掘进工作面处；所述压入式供风风机连接有供风风管，所述供风风管沿所述硐室外部措施巷铺设，所述供风风管的出风口端设于掘进工作面处。
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