浅谈唐公塔煤矿主斜井扩巷维修工程设计施工

第一篇：浅谈唐公塔煤矿主斜井扩巷维修工程设计施工

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浅谈唐公塔煤矿主斜井扩断面维修工程设计施工 浅谈唐公塔煤矿主斜井扩断面维修工程设计施工 唐公塔煤矿主 设计

作者：韩晓明

蔡永安

李晶岩

概要介绍了唐公塔煤矿及其主斜井的功能结构，并重点分析说明主斜井 扩大断面工程的设计参数选择，工程支护形式，施工方法，以及相关的人、车、物等的施工组织设计，就这些较其它建筑特殊的问题，阐述了在设计施 工中采取相应的对策。关键词：主斜井 明槽开挖 HSCA-Ⅱ破碎剂 皮带保护架 碹胎 砌碹

唐公塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇东南 6km 处，具体位置在唐公塔勘探区东部，矿区位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的 黄土高原地貌，地表被广厚的黄土和风沙大面积覆盖。其主斜井为矿井的主 要皮带运输的出井通道，兼作矿井的进风井，同时兼作矿井的安全出口，为 满足矿井改扩建的需要对其进行扩巷维修施工，主斜井上穿过一条公路，公 路海平面标高 1109.9 m，公路平距 34.66 m，与公路垂距 23m，今主斜井井 筒净宽 3.0m 净高 2.7m 不具备千万吨皮带设备安装和正常运行的条件，必须 对主斜井井筒进行扩断面维修。该单位工程为唐公塔煤矿二期技改工程的主要组成部分，是国有重点投 资项目，根据招投标法该项目必须通过招 投标来选择施工单位，项目建设方（甲方）为东辰公司唐公塔煤矿，项目施工方（乙 方）为具有一级矿建工程施工资质的铁煤 集团建设公司矿建分公司来承建。1 由于该巷道是矿井主要皮带运输通道，在施工的同时为不影响矿井正常 生产主井皮带必须运转，故对施工带来 很大难度，为做好对皮带的正常安全防 护，采用如安设皮带保护架、架设临时 钢梁等临时防护设施进行维护以确保安 全施工。该巷道全长 500.213m，巷道坡 度为 160，支护方式井口段 0-34m 为钢筋混凝土砌碹支护，其余巷道为锚喷支 护（维修前后设计尺寸详见附图）。施工方案选择确定：主斜井扩大断面工程井口表土过公路段 0-34m 选用 明槽开挖施工钢筋混凝土砌碹支护，其余巷道为锚喷支护。该工程的施工难 点为对主斜井进行扩大维修时不能影响主井皮带正常运转，故在巷道明槽开 挖和主井扩碹前事先搭设好皮带保护架用以保护皮带，锚喷支护段巷道为减 少使用炸药爆破对皮带造成的冲击破坏作用，特选用 HSCA-Ⅱ破碎剂对围岩 进行静态破碎施工，具体施工步骤如下：

一、表土明槽段施工：开挖前先对井下皮带用金属棚圆木皮带保护架对皮带 机进行临时保护，然后表土段采用挖掘机开挖并一次挖掘到位，待该段土方 挖掘到位后，清理浮货挖基础、立钢筋网片、浇注混凝土墙体、再立模整体 浇筑混凝土砌碹，最后在混凝土达到设计强度后进行表土夯填。

二、锚喷支护段施工：

1、破碹施工： 破碹维修施工该段巷道，为减少使用火药对皮带造成的冲击破坏作用，特 选用对围岩进行静态破碎施工。2 1）使用 HSCA-Ⅱ破碎剂施工工具： ①采用 7655 凿岩机钻眼，钎杆长 2.2m，一字型∮42mm 合金钻头； ②塑料桶或拌料池 2 个（拌料、盛水）； ③漏斗、水勺、护目镜、电动搅拌器，风动注浆器等。2）、使用方法及一般破碎设计参数： 需根据被破碎物的材质、结构、形状和破碎要求等因素设计孔径、孔距、孔 深等。下面是一般破碎设计参数表： 钻孔参数(H-物体的破碎高度)被破碎物体 孔径（mm）孔距（mm）轻质岩破碎 中硬质岩破碎 岩石切割 无筋砼破碎 钢筋砼破碎 30-50 30-50 30-40 30-50 300-500 300-500 200-500 300-500 150-300 孔深 H 105%H 90%H 二面切割 15～16 HSCA 使用量（kg/m3）8～10 10～15 一面切割 5～8 80%H H 3～10 15～25 根据现场实际施工环境温度主井为 23°，可选 HSCA-Ⅱ型破碎剂。3）、主井扩断面掘进破碎剂用量与钻孔布置： ①根据破碎参数表，每立方岩石需要 8～10kg 破碎剂破碎效果最佳，目前施 工的主井扩断面面积为 6.84m2，每延米破碎剂用量为 54.72～68.4kg/m。钻 孔∮42mm，钻孔设计深度 2.0m，装入破碎剂量为钻孔的 2/3m 多，计算得每 孔装入混合量为 0.002m3（按 1.5m 计算）。施工过程中可根据实际效果对参 数进行调整。3 ②破碎剂眼位布置，主井巷道下行方向左侧开帮宽度为 0.475m，纵向布置 1 排眼，眼位布置在料石墙体内效果最佳，眼距 0.4m；主井下行右侧开帮宽度 为 1.225m，纵向布置 2 排眼，第一圈眼排距 0.5m，第二圈眼距第一圈眼距 离 0.6m，眼距 0.4m，眼深均为 2.0m。4)、搅拌操作： ①少量人工搅拌时，3 袋无声破碎剂 取（5kg/袋）撕开塑料袋将其倒入桶内，取 1 塑料袋水倒入桶内（水：破碎剂＝1：2.5～3.0）搅拌。②大量机械搅拌时，根据施工需要量，按破碎剂重量比为 25～30%，即配合 比为水：破碎剂＝1：2.5～3.0，加入 HSCA 和水，用机械或戴橡胶手套的手 搅拌成具有流动性的均匀浆体。在环境气温 5°C 以下施工时可用 30°C 左 右的温水拌和。5）、注浆充填操作： 填孔之前必须将孔清理干净，不得有水和杂物。充填作业可以采用人工 直接灌入或用压风注浆器将浆液压入孔内。灌浆必须密实，注浆后不必堵塞 孔口。水平或倾斜要用干稠的胶泥状破碎剂搓成条状塞入孔中并捣实。搅拌 后的破碎剂浆液体必须在 10 分钟内充填在孔内，否则流动性及破碎效果降 低。注浆后待 8～10 小时需破碎围岩开始胀裂。

2、矸石外运： 施工过程中由于出货利用主井皮带系统，破除原有料石碹体及扩断面易 出现大块岩石，因此容易造成选煤厂破碎机发生故障，影响矿方正常生产，为保证矿井运输系统和生产顺畅，特采用如下措施。1）、采用多打眼、尽可能破碎岩块达到规定要求，减少影响。要求钻眼 4 间距控制在 400mm 之内，眼深不超过 2000mm，施工过程中按照实际情况尽 可能减少破碎剂装填量。2）、每循环破碎的岩块必须达到规定要求，岩块粒度小于 200mm，否则 不准进入运输系统。3）、小于 200mm 粒度的岩块要求在皮带运转运输煤炭情况下装入，不 准集中装入皮带。4）、大于 200mm 的岩块和料石在处理困难的情况下，必须集中堆放在 巷道空间较大地点，由矿方统一安排时间由主井皮带集中运输外排。5）、装卸大块岩石和料石时必须在皮带停止状态下进行，严禁在皮带运 行时装卸，防止发生意外事故。6）大块岩石和料石装卸地点，、在扩断面掘进工作面由上向下装入皮带，不准超过皮带槽口，装满后所有人员撤至安全地点，联系开皮带运至主井过 桥变平点窗户口处卸掉运出窗外。7）由窗外向过桥下卸岩石和料石时，、要提前在过桥下设置围栏和警戒，防止人员进入危险区域造成砸伤人员事故。

2、锚网支护： 扩断面后，先进行安全确认，敲帮问顶，找净帮顶浮石、险块，然后用 锚杆机按照巷道支护断面图要求，按照具体要求进行临时与永久支护。确定锚杆孔位→ 打锚杆眼到指定深度→退出钎杆→装填锚固剂→装锚 杆→安联接手→搅拌药卷 30 秒→凝固不少于 40 秒 →卸掉连接手→按钢带孔 位依次施工剩余锚杆→安设钢带→铺设绑扎金属网→上好托盘拧紧螺母。

3、喷浆支护： 5 1）巷帮刷齐、找平→地面拌料运送到喷浆地点 →挖基础确定喷厚标记 点 →初喷由墙到拱喷射混凝土 20～30mm →复喷达到 100 mm →收拾回弹料。2）喷射混凝土支护材料 喷混凝土强度为 C15，喷射厚度 100mm。喷射混凝土所用材料：水泥为普 通硅酸盐水泥，标号为 PO32.5＃，中粗砂，瓜子石为粒径 5～15mm，喷射前 应过筛并用净水冲洗干净。速凝剂必须是经国家鉴定的产品，喷射混凝土拌 和料配合比为水泥：砂子：石子＝1：1.96：1.96（重量比），水灰比为 0.43，每立方米混凝土拌和料消耗水泥 430Kg，砂子 0.56m3,碎石 0.5m3，速凝剂掺 入量为水泥用量的 3％～5％，喷射拱顶时取上限，淋水段可酌情加大速凝剂 参入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入。掘进施工及支护效果：该工程使用了静态破碎岩石的新工艺，掘进巷道 成型规格好，不仅实现了在不影响矿井正常生产的情况下完成了主井扩大断 面施工，提高了矿井的整体运营经济效益，也减少了人员的劳动强度，安全 系数有显著提高并防止了使用炸药对皮带等机械设备的破坏冲击作用，支护 效果达到预期、支护强度符合设计要求，目前该工程已正常交付使用，一切 运转正常。

三、总则 矿井建设行业是一个高危行业，随着社会化大生产的不断发展，劳动者 在经营活动中的地位不断提高，人的生命价值也越来越受到重视。关心和维 护从业人员的人身安全权利，合理安排施工组织与设计是社会主义制度的本 质要求，是实现安全生产的重要条件。安全生产事关人民群众的生命则产安全，关系到国民经济持续发展和社 6 会稳定的大局。是贯彻落实科学发展观，构建和谐社会，实现经济发展和社 会全而进步的需要。没有安全的保障，便没有职工的高度积极性，就没有施 工生产的高效益。因此，科学的施工组织与设计是相当重的，是企业生产经 营活动的重要组成部分，是一门综合性的系统科学.也是非常严肃细致的一项 工作。

准格尔项目部 2011 年 1 月 17 日 7 1