复杂地质条件下箕斗装载硐室施工技术

1、复杂地质条件下箕斗装载硐室施工技术 【摘 要】文章介绍了锚网喷+锚索+工字钢桁架+混凝土联合支护，在复杂地质条件下箕斗装载硐室施工技术。 【关键词】软岩 硐室 联合支护 1 概况 1.1工程概况 柳海煤矿位于山东省龙口市境内，该矿距离渤海弯海岸线仅1.5km，设计年生产能力为90万吨。主井井筒510米，井筒净径4.5米，箕斗装载硐室设计为上下两室，硐室净断面最大处尺寸为6.95.912.134米，硐室位于井筒中下部。主井对应的另外一侧为装载胶带机巷，装载硐室和煤仓通过装载胶带机巷相连，周围有上仓皮带巷、胶带联巷、煤仓及装载胶带机巷已相并施工完毕。 硐室位置垂直距煤1顶板30米左右，硐室所在位置

2、穿过三层岩石，从下到上依次为钙质泥岩和泥灰岩混层、泥灰岩、钙质泥岩。岩性描述如下： 钙质泥岩和泥灰岩：浅灰或灰黑色，含钙泥岩微带绿色，层理较发育，层面光滑，较致密坚硬，含较多介形虫化石，易碎，呈块状，局部具有含水性。 泥灰岩：浅灰色或浅灰白色，致密坚硬，断口平整，泥灰岩层溶洞裂隙较发育，含介形虫化石和山东螺化石，较稳定，岩层具有含水性。 钙质泥岩：浅灰色，微带绿色，致密坚硬，性脆，破碎后呈块状，厚度较大，局部含水，较稳定。 箕斗装载硐室较大，分别穿过三个岩层，下部进入钙质泥岩和泥灰岩大约1米，穿过3.5米厚的泥灰岩，剩余部分在钙质泥岩中。 2 硐室施工 2.1井筒注浆加固 开挖前，采用水泥注浆

3、对井壁进行加固，加固高程-454.8?到-421.8米。首先按照注浆的位置，从下向上注浆，注浆孔排距2米，深度1-1.5米，孔径根据注浆管的大小调整。每排4个注浆孔，均匀布置在井壁周围。两排的注浆孔呈三花布置。浆液为水泥浆，水泥采用525#硅酸盐水泥，按照水泥：水=1：0.5比例配置，水泥浆必须搅拌均匀，并在注浆过程中不得停止搅拌。注浆压力为3-5mpa。在深0.7米处注浆时保证注浆时间和注浆压力达到35mpa，并稳定3分钟。注浆封口采用 快凝水泥。 2.2井壁钢结构加固 井筒注浆完毕，紧接着在井壁刻槽，槽的尺寸适合安装槽钢，槽钢弯曲成为1/4环状，直径4500l，与主井井筒直径一样，和井筒垂

4、直安装，间隔1米，在每一个弧形槽钢预先制取两个矩形孔，均匀布置在1/4弧形槽钢的三等分处，孔的尺寸3040l。 在安装槽钢的同时，在每一个矩形孔的位置打锚杆眼，安装锚杆，锚杆头不能露出井筒。 全部槽钢、锚钢安装完毕以后，喷射混凝土和井壁平直。 图1 箕斗硐室侧视图 2.3箕斗装载硐室支护参数 箕斗装载硐室设计为三心拱断面，掘进断面尺寸：计量设备处803412494mm： 井筒处803413929mm；硐室设计净断面尺寸： 计量设备处647410334mm，井筒处647412134mm，永久支护形式锚网喷+锚索+金属桁架+砼支护。锚杆为20螺纹钢树脂锚杆，长度2200mm。采用3根k2540树脂

5、药卷端头锚固，间排距为800800mm，三花布置，网为焊接钢筋网，网片尺寸为7001000mm，网孔尺寸为100100mm，逐扣连接；锚索为18钢绞线，长度8m，采用1支ck2540（内部）和3支k2540（外部）树脂药卷端头锚固，采用2-3-2、3-4-3方式布置。锚索预紧力10t；4a型桁架与井壁间通过钢筋连接：桁架支设结束浇注混凝土前，用20钢筋与井壁露头钢筋搭接，并且与桁架同标高位置相连； 2.4硐室施工 由于该硐室为后继施工硐室，施工方案采用“台阶式短掘短砌”施工，先掘支上室，锚网喷、钢结构支架、砼浇注支护成型后，再施工中室、下室部分。 上室部分：上室锚网喷掘进完后暂不破井壁开始安装

6、隔板、及顶帮部桁架，两者同时进行搭脚手架安装拱部桁架，桁架之间采用9#角钢拉杆三角连接，且每架桁架采用4组（8根）20l2200mm锚杆配u型卡揽固定，按此循环把上室支架支护到井壁处同时把隔板钢架安装完毕，用沙袋将上室与下室桁架连接口护好然后对上室及隔板部分进行整体立模浇注破除上室井壁部分（破井壁时，加密布置周边眼及辅助眼，且留3圈眼不装药，按设计断面尺寸爆破、扩刷成型，）。 中室部分：从井筒内，利用吊盘沿隔板底部按宽高=22米在井壁放一个导硐，从中间向周边按设计尺寸扩展，周边眼用风镐刷除从井筒处向山墙方向按设计尺寸锚网喷施工到位进行帮部、山墙钢支架安装立模浇注。 下室及底拱部分：将下室井壁部

7、分按设计断面尺寸爆破、扩刷成型从井筒处向山墙方向按设计尺寸锚网喷施工到位按设计深度挖底拱部分进行帮部、底拱及山墙钢支架安装立模浇注 伸入井筒部分：在下室底部架设井圈，井圈采用18kg轨道井壁打眼固定在井圈上焊接托架及在井壁内预18kg轨道固定下室底拱钢梁自下而上架设工字钢桁架浇注混凝土成巷。 出矸 在主井井底马头门处安设一台p-60b型耙装机，通过井底车场至副井出矸。 浇筑底板混凝土：对已架设完桁架的巷道进行浇筑底板混凝土施工，浇筑厚度至设计厚度。 混凝土：浇筑的混凝土采用525#普硅酸盐水泥和中粗碎石，配比为：水泥：砂：石子：水=1：1.3：2.24：0.39，并按水泥重量的6%8%加入早强

8、剂和防水剂，按水泥重量的1%加入减水剂，以改善浆体的和易性和流动性。混凝土必须搅拌均匀，浇筑过程中加强振捣，使其充分充填在桁架之间，浇筑混凝土标号为c40。 3与主井连接段施工 硐室上一阶段完成以后，开始对主井井筒部分开挖与支护。 3.1开挖与支护 主井井壁开挖与支护顺序参看图2。 （1）首先开挖1区，顶帮部挂网，预喷浆，打锚杆，初喷混凝土，浇注桁架间混凝土。 （2）接着开挖2区，顶帮挂网，预喷浆， 打锚杆，安装锚索，初喷混凝土，浇注桁架间混凝土。 （3）开挖3区，帮挂网，预喷浆， 打锚杆，初喷混凝土，浇筑主井井壁外的台阶，位置与工艺参看附图。 3.2静力爆破 破井壁时，加密布置周遍眼及辅助眼

9、，且留3圈眼不装药，先放中间，周遍眼用风镐刷掘。主井井壁开挖破壁时，要控制炮眼数量和放炮面积，防止井壁脱落；装药量：眼深400mm，装药系数不大于30%。 4矿压观测 由于箕斗装载硐室所处位置的工程地质条件复杂，岩性多样，层理页理裂隙较发育；又处在主井、装载胶带机巷、煤仓等硐室群中，硐室和巷道之间立体交叉，受力条件复杂；加上硐室巨大，硐室中计量装载设备不断受动荷载影响，使整个硐室围岩的支护体系受力状态更为复杂；而且箕斗装载硐室的服务年限很长，和整个矿井一样。因此，必须对施工过程中的矿压进行观测。 4.1围岩应力监测 （1）掌握硐室围岩动态及其规律，为柳海矿井软岩巷道支护进行日常动态化管理提供科

10、学依据。 （2）检验支护结构、设计参数及施工工艺的合理性，修改、优化支护参数和合理确定下一步支护方案提供科学依据。 （3）监控硐室巷道支护的施工质量，对支护状况进行跟踪反馈和预测，及时发现工程隐患，以保证施工安全和软岩巷道稳定。 （4）通过监测资料，可以作为判断软岩巷道工程的质量检查和验收标准。 4.2 监测方法 每隔3m布置一组观测点。每组测点包括四个观测点：顶板、底板和两帮。测点布置时保证顶底连线与两帮连线垂直。帮部及顶部测点采用木桩楔，木桩楔长度250mm，外漏50mm。 布置测点时，根据钢架间距以及拉杆的位置，保证测点布设位置不影响架设钢架。测点布设后应作好记号，记录与巷道特征点的距离并编号，并在施工中注意保护，以确保测量数据的准确性和可靠性。