软岩破碎带大断面煤仓装载硐室施工技术

点赞:11760 浏览:47206 近期更新时间:2024-01-31 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】大断面装载硐室位于软岩及破碎带内,施工难度较大.通过合理选择设计方案和施工方法,精心组织,保证安全快速施工,节省工程投资.

【关 键 词】大断面硐室;软岩;破碎带;支护设计;施工.

【中图分类号】TD354【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)04-0291-01

1.工程概况

丰源煤矿位于水城县比德乡境内,原设计生产能力为15万吨/年,通过综采技改,目前生产能力达到60万吨/年.矿井采用斜井开拓,布置有主斜井、副斜井、回风斜井三条井筒,划分为一个双翼采区和一个单翼采区进行开采.由于受原矿井运输系统制约,不能发挥矿井产能,综采技改时在1315运输石门与主井筒+1260m处施工一井下煤仓,用于上层32号煤储煤运输.煤仓高度55m,倾角81°,断面积50.24m2,容量4000t.

2.煤仓装载硐室的施工

煤仓装载硐室位于主井筒下部,由于所处地层位于主采煤层底板软岩段F3断层破碎带,岩性工程地质条件极差,并和主井井筒井底车场同时施工,硐室跨度大.施工过程中发生严重冒顶事故,根据现场地质条件,及时变更了原有设计的技术参数和支护形式,从而保证了硐室的安全迅速施工.

2.1装载硐室原设计概况

装载硐室工程,设计布置在主井井筒内475米处,硐室断面为矩形,硐室长度为5米,与给煤机硐室连接,净宽度为5.2米,高度为8.4米.支护形式墙体采用钢筋砼结构,顶板采用28b工字钢浇注砼支护,工字钢间距0.4米.

2.2工程地质条件

根据主井井简施工实际揭露情况,该硐室位于33号煤层的底板,并处于F3号断层的破碎带边缘.

2.3软岩力学性质分析

根据贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心提供的《贵州省水城县比德丰源煤矿生产地质报告》对33号煤层底板岩石物理力学性质测试结果,煤层底板岩石自然状态单轴抗压强度全部小于15MPa,软化系数0.24~0.60,遇水易软化、膨胀,稳定性差(表1).煤层自然状态单轴抗压强度为2.7MPa~9.1MPa,切割阻力小.

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2.4施工方案的选择

2.4.1现场施工情况

在主井井筒下部施工到装载硐室位置时,准备与装载硐室同步施工.由于工程位置处于断层破碎带边缘,施工时出现涌水现象,造成施工进度很慢.在井筒部位施工3米时,进行装载硐室开门施工,由于该硐室的顶板处在33号煤层的直接底板下,在硐室刚进行开门掘进施工,便发生了冒顶事故,冒落高度近5米,宽4米,深2米.局部对井筒产生了破坏,危害较大.

2.4.2设计参数和支护方案的变更

结合现场实际情况,对原设计进行了修改.修改后硐室断面为三心拱形,顶部采用36U形支架浇注砼,支架间距0.5米.支架立腿1.5米,架设在钢筋砼结构的墙体上.硐室支护砼厚度为0.4米.顶部冒顶部分采用浇注砼和注浆进行充填.装载硐室段的井筒部分采用小模板进行施工,以保证硐室和井筒的完整连接.

2.4.3施工方案的选择

由于硐室高度为8.4米,原施工方案为井简部分采用3.0米大模板浇注砼施工,硐室部分采用锚网喷临时支护,顶部加打锚索,最后进行一次性浇注砼.结合现场实际情况,因发生冒顶,且进入了断层破碎带,原施工方案难以实施,因此硐室及井筒部分施工采用短段掘砌施工.井筒采用1.0米小模板进行施工.段高确定为2米.首先将已经掘进的井筒部分施工完成,以防止上部井筒破坏,然后进行装载硐室上部施工.硐室上部采用短掘短支施工方法,顶板采取穿楔的方法,控制顶板继续冒落.

2.4.4施工控制

对已经掘进完成的井筒段进行清理浮矸,并用沙袋将硐室开门处挡严,防止顶部矸石落入井筒.然后对井简段进行绑筋浇注砼,完成井筒部分施工.

对装载硐室上部仍采用短掘短支的施工方法.首先撤掉开门处沙袋,清理后架设一架u型支架,支架拱顶部分采用0.8~1.2米长2时密集铁管做穿楔,以防止顶部继续冒落,同时与上部井壁结实.然后向前清货,底部用风镐掘进,进0.5米后立即架设第二架支架,及时封住顶板.按此方法向前推进,过冒落区后仍采用风镐短段掘进,及时架设支架,直至硐室段完成并进入给煤机硐室3米停止施工,采用锚网喷封闭工作面.施工中采用锚杆将u型支架腿部固定在硐室两帮上,未冒落段支架顶部采用两根8米长锚索加固.


支架架设完成后,按设计尺寸对硐室顶部进行支模浇注砼,完成上部施工.

在完成硐室上部施工后,对井筒及硐室下段仍采用短段掘砌,段高未2米.采用风镐掘进2米后,即进行帮扎钢筋,架设模板,浇注砼支护.由于受破碎带涌水影响,施工时在井筒中间导洞,集中排水,加快施工进度.

在每个段高施工中,掘进时在该段高底部超出设计尺寸0.3米,高度在0.5米左右,作为每段段高的壁坐,以保证安全和施工质量.

硐室施工完成后,对顶部冒落段进行浇注砼充填.在硐室上部井筒段用风镐支出浇注砼洞口,充填砼,对充填不严和有浮矸处进行打眼注浆加固.

3.安全和经济效益

3.1该硐室及井简段于2010年11月份开始施工,扣除各种影响因素,施3232期为40天,工程质量达到优良,未出现任何安全事故.在软岩破碎段施工大断面硐室获得成功.

3.2通过该硐室的施工,成功的积累了经验,在装载硐室相连的给煤机硐室施工中,也将原来的矩形断面顶板工字钢砼支护,更改为三心拱形断面u型钢支架砼支护,减小了施工难度,保证了安全快速施工,取得了很好的效果.在水平上山上部采区绞车房施工过程中,由于绞车房所处层位和岩性与主井箕斗装载硐室基本一致,亦处在33号煤层底板软岩之中,且断面高度和跨度较大(6300mm×4720mm),通过借鉴该硐室施工经验,施工揭露软岩控制效果较好,绞车房施工十分顺利,没有发生任何质量事故,施工工期仅用了16天,工程质量经综合验收达到优良.

3.3该硐室施工完成后,经审结的造价为795909元,加上冒顶的隐蔽工程和注浆加固费用118033元,共计913942元,比按原设计和原施工方案施工所做的预算1244421元,节省投资330479元.

4.结束语

装载硐室经过二年多的使用,采用变更后的方案施工的膨胀性粘土段巷壁和大断面、大跨度硐室未出现任何质量问题,多项技术指标均符合有关标准规定.通过借鉴该硐室施工经验,后续施工的给煤机硐室和采区绞车房,使用时间也二年之多,使用过程中通过岩移观测,没有发现硐室顶板或帮部变形,并且在矿井单项工程验收过程中,三项工程质量均达到优良.说明装载硐室采用的技术参数、支护方式、施工方案和控制措施在相同软岩地质条件下,大断面、大跨度同类硐室施工时,是值得参考和借鉴的.