双侧布置箕斗装载硐室施工技术
邵景柱王伟毕和德李士栋
（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东郓城，274705）
摘要：本文通过对赵楼矿井主井箕斗装载硐室施工方案和施工工艺的选择与实施，较好解决了深井、大涌水条件下双侧布置箕斗装载硐室施工难题。
关键词：双侧布置；箕斗装载硐室；施工技术
Two-side Arranged Skip Loading Room Construction Technique
SHAO Jing-zhu ,WANGwei , BI He-De,LI shi-dong
( Zhao Lou mine, Heze Nenghua limited company of Yan Mine , Y uncheng , 274705 , china)
Abstract: By selecting and implementing the construction plan and technology of main shaft skip loading room at Zhaolou Mine, the paper introduced the adopted solution which fixed the problem during the construction of two-side arrangement skip loading room in the deep shaft under the big inflow condition.
Keyword: two-side arrangement, skip loading room, construction technology.
1.工程概况
赵楼矿井位于山东菏泽郓城县境内，由兖州煤业股份有限公司建设，设计生产能力300万吨/年，服务年限60.1年。矿井采用立井开拓，主、副、风井筒均布置在同一工业广场内。其中主井井筒净直径7.0m，深度为921.158m。箕斗装载系统设计为全上提方式，南北双侧布置，双绞车四箕斗提升，主井井底水平即为井底车场水平。
箕斗装载硐室掘砌全高20.46m（净高19.36m），硐室荒顶标高-797.14m，荒底标高-817.6m，最大荒宽7.2m，硐室中心线和井筒中心线一致，分上部装载机头硐室、中部分煤器室、下部装载溜槽室三个部分，南北对称布置，总工程量40.16m，总掘进体积3768m3。支护方式为锚网喷一次支护，C40钢筋砼砌碹支护，同时硐室上下部井筒采用钢筋砼进行加固，上部加固10.14m ，下部加固5.4m。
2.水文地质情况
根据井筒检查孔柱状图和地质报告分析，井筒处为单斜构造，岩层倾角一般为8°，井筒未发现断层及明显的破碎带。箕斗装载硐室地层为二迭系山西组，揭露的岩层自上而下分别为细砂岩﹑3煤﹑粉砂岩﹑4煤﹑细砂岩，其中3煤厚度为4.56m；顶板灰白色砂岩厚32.54 m；底板砂岩为灰白
色细砂岩，厚5.9 m。砂岩裂隙发育，岩心破碎，且具水蚀痕迹。3煤处于箕斗装载硐室的中部。箕斗装载硐室处于山西组砂岩裂隙含水层内，井筒检查孔在钻进过程中出现冲洗液严重消耗或全漏，通过抽水试验预测涌水量为32.2 m3/h，从主井井筒、风井井筒施工揭露情况看，预计涌水量为40 m3/h 左右，实际在施工过程中揭露涌水约45 m3/h。
3.施工方案的选择
箕斗装载硐室原计划在井筒施工过程中一并顺序施工。实际在施工到箕斗装载硐室位置时，上部揭露的新近系下段（N1）和石盒子组砂岩含水层涌水量达到50m3/h，共进行了三次工作面预注浆，由于受高角度裂隙发育影响，注浆效果不是很理想，施工到箕斗装载硐室上部加固段时，井筒内总淋水量约26m3/h。在对箕斗装载硐室3煤顶底板砂岩层位进行工作面预注浆处理后，揭露硐室上部3煤局部顶板，涌水增加约20m3/h，使井筒内总涌水接近50m3/h，吊盘上布置的50DM100×10排水泵达到满负荷运转。结合对已施工砂岩含水层注浆情况，预计在揭露3煤底板后涌水还会增加，为保证井筒排水安全和硐室砌碹施工质量，根据主井和风井井筒施工进度，经研究确定箕斗装载硐室后期施工，已爆破出的1.5m高上部硐室采用锚网喷支护，下部其余部分先采用500mm素砼井筒通过，待风井井筒形成临时提升系统、两井底贯通后再施工箕斗装载硐室。该种方案不仅解决了井筒涌水问题，而且解决了井筒矸石提升问题，箕斗硐室矸石直接落到井底，在连接处设置扒矸机装矸，从风井罐笼进行提升，简化了排矸系统，加大了出矸缓冲能力。
箕斗硐室施工方案：主井箕斗装载硐室为南北双侧布置，结构复杂，跨度大，经研究决定采用下行分层、南北两侧相互交叉的施工方案，即将整个硐室按照自上而下的顺序分成4个分层，施工每个分层时利用三层吊盘的中层吊盘作为工作盘，利用上部永久支护井壁和下部未爆临时井壁固定吊盘进行施工。在吊盘上安设简易扒矸机，将矸石通过吊盘喇叭口溜放矸石到井底。
4.施工条件
主井井筒施工充分利用永久井架，在+26m和＋47m处分别设置天轮平台和吊挂平台。延用原立井施工用的两套独立的单钩提升系统，主提升选用2JKZ-3.6/12.96型提升机，配4m3吊桶。副提选用2JK-3.5/15.5型提升机，配3m3吊桶。井筒内悬吊Φ6700mm、层间距均为4m的三层工作吊盘一套。
水源经3吋排水管引至吊盘，工作面使用高压胶管接入。供风管路沿用凿井压风管路钢管，下部采用胶管将压风引至工作面。井筒内保留了一趟Φ219mm排水管，作为井底车场施工应急备用排
水管路。掘进期间通风利用利用一趟Φ800mm胶质风筒，从地面向井下压入式供风，局扇型号为FBDN O6.3-45×2。
装载硐室中线的标定:根据装载硐室施工平面图，装载硐室的中线与井筒十字线相重合，依据甲方提供的十字基点资料，在封口盘上标定4个边线点，然后从封口盘的4个点下Φ1.8mm碳素钢丝，保证钢丝不与井壁或其他东西接触，利用为四根垂球线，在装载硐室上部2-3米处的井壁上标设四个十字中心点。装载硐室的中线即可根据井壁上的十字中线点标设。高程标定:在装载硐室上部2-3米处的井壁上设置水准点P，用钢尺法从井底导入高程；装载硐室开口的高程位置及其他各部分的高程根据水准点P来确定。
5.施工顺序
采用南北侧硐室按楼板分层交替施工方式，保证了混凝土对模板拆模时间要求，同时方便组织快速施工。
交替施工顺序见附图
6.施工工艺
上室开口前在硐室顶板以上的井壁上按照间距1米打一排锚索对硐室顶板进行加固。由于硐室跨度大，开口后使用点柱作为临时支护，点柱落在实底上，确保施工人员的安全。
巷道采用光爆锚喷向前掘进时，根据围岩硬度周边眼距定为300～350mm，抵抗距为500mm，
周边眼距与抵抗距之比值，在硬岩中取0.7～0.8为宜，而在软岩中取0.6～0.8为宜。周边眼全部予留光爆层，光爆层厚度400～500mm，眼痕达到60%以上。
钻爆法掘进、光面爆破。采用7655型风钻凿眼、P-30B型耙装机扒溜矸，井筒下部采用P-60B 扒矸机装矸，1.5t矿车运输。
6.1掘进
硐室掘进采用光面爆破，钻眼用7655型风钻配用Φ22×2500mm六棱中空钢钎﹑Φ32mm柱齿钻头，水胶炸药，毫秒延期电雷管，380V交流电源地面起爆。在施工中,采取全断面正台阶式分层掘进，台阶高度不小于2.5m，拱部和破井壁炮眼为水平方向，起底为竖向炮眼；掘进过程中找够荒尺寸后及时作好一次支护(锚网喷)。
6.2支护
6.2.1锚网喷+锚索支护
金属网规格Φ6@150×150mm，L×B=1.95×1.05m；锚杆规格为Φ20×2400mm，间排距800×800mm，锚固剂为ck2850及K2870型树脂药卷，每孔2支。锚索钢绞线为Φ17.8×6200mm，每条钢绞线使用2块K2350、1块ck2350型锚固剂。喷射砼强度等级为C20，喷厚100 mm。相邻金属网要留150mm 纵向或横向搭接长度，勾接在一起。锚杆呈“五花形”布置，其角度要垂直于裂隙面或巷道轮廓线，夹角不小于75°，锚杆外露长度不大于50mm。喷浆机放置在中层吊盘，利用底卸式吊桶将混合料卸在中层盘上，人工给料。
6.2.2现浇砼支护
完成锚网喷初期支护后，即可清理出硐室下部，按照先绑扎钢筋然后立模再浇灌的顺序施工。井筒内采用组合式钢模板，硐室墙部模板采用厚50mm木模板配合钢模板，钢支架采用Ф50 mm钢管，拱部采用20号槽钢碹胎，背板采用钢模板配合50×100 mm方木；第一﹑二层梁板部位的墙体竖筋采用直螺纹套筒连接，浇灌上室墙体时预埋。
施工工艺流程为挖墙基础→组立墙部模板→墙部浇注砼→组立拱部模板→拱部浇注砼，施工过程中应考虑碹胎、模板的重复使用，合理确定墙部、拱部浇注段长。
混凝土采用底卸式吊桶将地面拌制的混凝土运到中层吊盘，然后人工倒运入模，并分层振捣。
6.3楼板施工
为保证楼板与墙体的连接和接茬处强度，采用楼板下2m墙体与上部0.5m墙体、楼板整体浇筑
的方式。先掘进、初期支护到楼板下2～2.5m位置，砌碹支护楼板下墙体，到楼板下平面位置，然后支设钢梁和楼板钢筋绑扎，最后楼板与上部预留的0.5m墙体整体浇筑。每层楼板下部墙体砌碹，都在下一层楼板上0.5m左右位置预留整体浇筑楼板的墙高。
6.4梁窝及预埋件施工
梁窝模板预先加工成型，硐室掘进时将梁窝一并掘出，支模时将预先加工成型的模板放入梁窝设计位置与硐室一起浇注。
预埋件按照设计尺寸地面预制，相对集中的预埋螺栓预先用Φ12mm钢筋点焊成一体，防止发生偏移。
6.5防治水措施
由于井壁及硐室内涌水较大，为保证混凝土工程浇筑质量，采取了以下措施：
截水：在箕斗装载硐室上部安设一道截水槽，截住井壁淋水，通过塑料管将淋水导到下层盘以下。
导水：揭露硐室围岩后对于裂隙集中涌水点，设置积水漏斗，用导水管将水导出。对于大面积散水出水点，采用塑料彩条布分区遮挡，将水集中到模板下方导出，防止涌水进入砼内，影响混凝土质量，待后期再进行壁后注浆封堵。
6.6接茬处处理
因本工程为下行分层施工，所以在浇注混凝土时会多次造成接茬，为了保证接茬处混凝土能够充填密实，不影响该处混凝土的整体强度，采用凸台式接茬。即在施工中提前制作凸台式模板，在浇注至接茬部位时开始支设凸台式模板，浇注高度超过接茬部位100mm时停止浇注，并进行充分振捣，混凝土凝固拆模后，用风镐剔掉凸出部分。
为保证已施工混凝土在施工下部分层时爆破对接茬处的破坏，影响接茬混凝土与后部岩层的黏结，在绑扎下部钢筋前首先施工帮部加固锚杆，锚杆外露400mm，并与环向、纵向钢筋连接。
7.新技术的应用
7.1早强防水剂的使用
针对该箕斗装载硐室在井筒中的开口断面大、井筒淋水大的情况，经试验，使用BR-5型早强防水剂能够提高混凝土的质量和早期强度。实践证明，添加该早强剂的混凝土24小时能达到设计强度（28d）的40%，36小时能达到设计强度（28d）的80%。大大缩短了因担心混凝土强度不够而等待
拆模的时间。
7.2“自身悬吊辅助法”施工楼板
该硐室的四层楼板均为钢梁+钢筋砼结构，每块楼板采用4根40b型工字钢。在施工中根据设计大胆采用新方法，先将楼板下部的硐室砌出3.3m高，然后将预先截好的40b型工字钢按照设计位置布置好，两端头各搭在墙上500mm，在工字钢上均匀布置5个吊环，用吊环悬吊方木，在方木上铺设模板作为楼板的下表面。为保证钢梁合理受力，在铺设楼板底模板前，在每根钢梁下方支设3颗液压单体支柱。铺好模板后按照标高对模板进行调校，满足要求后开始绑钢筋浇注混凝土。用该方法施工楼板速度快，楼板下方仅搭设简易拆模脚手架，减少了搭设满堂脚手架的时间。
7.3直螺纹连接套筒的使用
井筒井壁及硐室内墙部的竖筋连接采用了等强度直螺纹套筒连接施工的新工艺，比以前的绑扎连接相比较，提高了施工质量，加快了施工速度，增加了施工的安全性。
8.结束语
在大体积硐室中施工混凝土浇筑，特别是狭小空间内的混凝土输送，人工体力消耗大，效率低，还需要进一步研究解决小体积、轻便型的混凝土输送设备。
针对赵楼矿井装载硐室结构复杂，分层施工工序倒换多，脚手架拆装、组模次数多，配筋复杂，且需采取防治水措施等诸多不利因素，采取先井底贯通、后施工箕斗硐室的施工方案，有效解决了井筒施工临时排水困难、排矸速度慢的问题，经测算比较，箕斗硐室施工比原计划提前13天完成施工，工程质量经有关部门评定为优良工程，创造了良好的社会效益和经济效益，并为类似硐室施工积累了经验。
作者简介：作者简介：邵景柱（1965- ），男，高级工程师，山东莘县人。1988年毕业于山东矿业学院矿建系，现任兖煤菏泽能化公司副总工程师兼工程技术部部长，主要从事煤矿建设工作。
联系人：王伟，137********；ymhznhww@https://www.doczj.com/doc/6c4184385.html,
联系地址：山东省郓城县南赵楼乡赵楼煤矿；邮编，274705