煤矿大硐室施工方案

煤矿大硐室施工方案一、工程概况1.1工程基本参数本工程为某矿井底车场大硐室施工项目，设计用途为井下中央变电所及水泵房联合硐室，总长度85m，净断面尺寸为宽6.5m×高5.8m（拱高2.2m+直墙3.6m），总开挖体积约3200m³。硐室底板标高-520m，埋深580m，穿越岩层以中风化砂岩为主，局部揭露断层破碎带（F3断层，走向NE30°，倾角75°，破碎带宽2-3m），岩石普氏系数f=6-8，地下水位埋深8-12m，涌水量预计15m³/h。1.2工程地质条件根据地质勘察报告，硐室施工段岩性分布如下：0-30m段：灰色细砂岩，层理发育，节理间距0.5-1.2m，完整性较好30-55m段：深灰色砂质泥岩，夹薄层炭质页岩，局部含黄铁矿结核55-70m段：断层破碎带，主要由碎裂岩、糜棱岩组成，岩体稳定性差70-85m段：灰白色中粒砂岩，钙质胶结，致密坚硬1.3工程技术标准硐室结构安全等级一级，设计使用年限50年，抗渗等级P6，支护结构耐火极限不低于3小时。施工需符合《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511-2010）、《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）及《煤矿安全规程》（2022版）相关要求。二、施工组织设计2.1管理组织机构采用项目经理负责制，建立三级管理体系：决策层：项目经理（持一级建造师证）、技术负责人（高级工程师）、安全总监（注册安全工程师）管理层：施工管理部（5人）、质量检验科（3人）、物资设备部（4人）、安全环保部（3人）执行层：掘进班组（30人）、支护班组（25人）、混凝土班组（15人）、机电安装班组（12人）、辅助班组（8人），总计100人2.2施工设备配置设备类型型号规格数量主要参数掘进设备EBZ160型掘进机1台截割功率160kW，最大截割高度5.2m钻爆设备YT28风动凿岩机6台钻孔直径42mm，冲击频率38Hz支护设备MQT-130锚杆钻机4台扭矩130N·m，钻孔深度3.5m喷射设备PZ-7型混凝土喷射机2台生产能力7m³/h，工作压力0.4-0.6MPa混凝土设备HBT60混凝土输送泵1台水平输送距离300m，排量60m³/h通风设备FBDNo6.3/2×15型风机2台风量2×500m³/min，风压3000Pa排水设备150D-30×4离心水泵3台扬程120m，流量50m³/h（2用1备）监测设备YHD30型顶板离层仪8台量程0-300mm，精度±1mmJSS30A型测斜仪2台测角范围±30°，分辨率1″2.3施工进度计划总工期150天，采用网络图控制，关键线路如下：施工准备阶段（15天）：图纸会审、技术交底、设备安装调试、临时系统布置硐室开挖与初期支护（90天）：分三个作业面平行施工，循环进尺1.2m/天二次衬砌施工（30天）：分段浇筑，每段10m，采用模板台车整体浇筑设备安装与调试（15天）：含管线敷设、设备就位、单机试车三、施工工艺3.1开挖施工3.1.1钻爆法开挖方案采用"短段掘支、光面爆破"工艺，分三台阶开挖：上部台阶（拱部）：高度3.0m，采用楔形掏槽，掏槽眼深度2.2m，装药集中度0.8kg/m中部台阶（直墙）：高度2.0m，滞后上部台阶5-8m，采用平行空孔掏槽下部台阶（底板）：高度0.8m，滞后中部台阶3-5m，人工配合机械清底3.1.2爆破参数设计炮眼类型眼深(m)数量(个)装药结构单孔药量(kg)总药量(kg)掏槽眼2.26连续装药1.27.2辅助眼2.024间隔装药0.819.2周边眼2.032空气柱装药0.39.6底眼2.112连续装药+底药包1.012合计-74--48采用2号岩石乳化炸药（爆速3200m/s），毫秒延期电雷管（1-5段），起爆网络采用串联方式，爆破振动速度控制在15cm/s以内，周边眼装药集中度0.15kg/m，炮孔利用率≥90%，开挖轮廓平整度误差≤150mm。3.1.3断层破碎带处理针对F3断层破碎带施工，采取"管棚超前支护+注浆加固"预处理措施：管棚施工：采用Φ108mm×6mm无缝钢管，长度6m，环向间距300mm，外插角1-2°，共布设22根注浆加固：注入水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1，水玻璃浓度35Be'，注浆压力1.5-2.0MPa，单孔注浆量1.2m³开挖方式：缩短循环进尺至0.8m，采用人工风镐开挖，及时进行初期支护3.2支护工程3.2.1初期支护（临时支护）采用"喷射混凝土+锚杆+钢筋网+锚索"联合支护体系：喷射混凝土：C25细石混凝土，厚度150mm，掺加8%速凝剂（初凝≤5min，终凝≤10min），分两层喷射（初喷50mm，复喷100mm）锚杆支护：Φ22mm×2500mm左旋螺纹钢锚杆，树脂药卷锚固（K2350+Z2350），间排距800×800mm，锚固力≥150kN钢筋网：Φ6mm钢筋焊接网，网格尺寸150×150mm，搭接长度300mm，与锚杆外露端焊接固定锚索加固：断层破碎带段增设Φ17.8mm×6300mm钢绞线锚索，间排距1500×2000mm，预紧力120kN3.2.2二次衬砌（永久支护）采用钢筋混凝土整体浇筑结构：结构尺寸：拱部厚度350mm，直墙厚度300mm，底板厚度400mm钢筋配置：主筋Φ22mm@200mm（HRB400E级），箍筋Φ10mm@250mm，保护层厚度50mm混凝土：C30P6抗渗混凝土，掺加粉煤灰（掺量20%）及聚羧酸减水剂（掺量1.2%），塌落度180±20mm模板工程：12m长液压模板台车，面板厚度10mm，支撑系统采用Φ48×3.5mm钢管，立杆间距600mm，扫地杆距地面200mm3.3辅助系统施工3.3.1通风系统采用压入式通风，在硐室外50m处安设2台FBDNo6.3型对旋轴流风机（一用一备），风筒选用Φ800mm阻燃抗静电风筒，每节长度10m，接头采用双反边卡箍连接。通风量按每人每分钟4m³计算，同时满足硐室最低风速0.25m/s要求，实际配风量600m³/min，风筒出口距工作面距离≤10m。3.3.2排水系统设置三级排水系统：一级排水：工作面迎头设置临时水仓（容积5m³），配备BQW25-30-5.5型潜水泵二级排水：在硐室中部设置水仓（容积20m³），安装150D-30×4型离心水泵三级排水：通过Φ108mm无缝钢管排至井底主水仓，排水管路沿硐室一帮敷设，采用U型卡固定3.3.3供电照明系统供电：采用双回路供电，引自井下中央变电所，一路10kV高压经KBSG-500/10型变压器降压至660V，供电线路选用MYJV22-10kV-3×70mm²电缆照明：采用127V隔爆型LED灯具，间距5m，照度≥50lux，灯头距底板高度2.5m，线路穿Φ25mm镀锌钢管保护四、质量与安全管理4.1质量管理措施4.1.1质量控制要点开挖断面：采用激光指向仪控制，允许偏差±150mm，每5m检测1次锚杆支护：抗拔力试验每300根抽检1组（3根），最小值≥设计值90%喷射混凝土：厚度采用预埋钢筋法检测，每10m检查1个断面，每个断面测3点混凝土强度：每50m³留置1组标准养护试块，同条件养护试块强度达75%方可拆模钢筋保护层：使用塑料垫块（强度≥C30），垫块数量4个/m²，间距≤1m4.1.2验收程序实行"三检制+监理验收"制度：班组自检：每道工序完成后，由班组长组织自检，填写自检记录项目部复检：自检合格后，由质量检验科进行复检，重点检查关键工序监理验收：复检合格后报请监理工程师验收，签署验收意见后方可进入下道工序4.2安全管理措施4.2.1顶板管理采用"敲帮问顶"制度，每班开工前由班组长使用长柄工具清除危岩安装顶板离层仪，监测点间距10m，断层段加密至5m，初始读数每2小时记录1次，稳定后改为每天1次当顶板下沉速度超过5mm/d或累计下沉量达10mm时，立即停止作业，采取加密锚杆、增设锚索等加固措施4.2.2爆破安全爆破警戒半径300m，设置3个警戒点（硐口、井底车场、回风巷），使用对讲机联络爆破前检查瓦斯浓度，当浓度≥0.5%时严禁爆破，爆破后15min待炮烟吹散方可进入瞎炮处理：距瞎炮眼0.3m处打平行眼装药爆破，严禁手拉、掏挖瞎炮4.2.3瓦斯管理配备2台便携式瓦斯检测仪（量程0-4%，精度±0.01%），每小班检测3次安装KJ90X型瓦斯监控系统，传感器布置在距工作面5m范围内，报警浓度0.5%，断电浓度0.8%爆破作业必须使用煤矿许用炸药和雷管，严禁使用非防爆设备4.3应急管理编制专项应急预案，重点防范冒顶、透水、瓦斯突出等事故：应急物资储备：自救器（每人1台）、担架2副、急救箱2个、备用锚杆（200根）、速凝混凝土（5t）每月组织1次应急演练，演练内容包括冒顶处理、水灾撤离、伤员急救等建立应急通讯系统，硐室内每10m设置1部隔爆电话，与地面调度室直通五、施工监测与环境保护5.1施工监测5.1.1围岩变形监测收敛监测：在硐室周边布置6个测站，采用测杆式收敛计测量净空变化，初始阶段每天1次，稳定后每周2次深基点监测：在断层破碎带段设置3个深基点（深度10m），监测围岩内部位移数据处理：采用Excel建立监测数据库，绘制位移-时间曲线，当变形速率出现异常时及时预警5.1.2爆破振动监测使用TC-4850型测振仪，在距爆破点50m、100m处布设监测点，监测参数包括垂直向、水平径向、水平切向振动速度，确保振动速度≤15cm/s（GB6722-2014标准）。5.2环境保护措施粉尘控制：掘进工作面安装喷雾降尘系统，出碴车辆必须覆盖篷布，转载点设置除尘装置，作业人员佩戴防尘口罩噪声防治：破碎机、风机等设备安装隔音罩，作业人员佩戴耳塞，昼间噪声≤70dB(A)，夜间≤55dB(A)废水处理：施工废水经三级沉淀池（总容积50m³）处理后回用，悬浮物去除率≥80%弃碴管理：弃碴运至指定弃碴场，分层碾压，表层覆盖黄土绿化，防止水土流失六、施工技术措施6.1断层破碎带施工技术针对F3断层破碎带，采取"超前加固、短掘短支、及时封闭"的施工方法：管棚施工：采用MGJ-50型锚杆钻机钻孔，钢管采用丝扣连接，注浆压力由低到高分级控制开挖控制：循环进尺缩短至0.8m，采用人工风镐开挖，保留核心土支护加强：初期支护改为"锚杆+钢筋网+喷射混凝土+钢拱架"联合支护，钢拱架采用I18工字钢，间距500mm排水措施：在破碎带两侧设置导水沟，安装排水泵及时排除裂隙水6.2大体积混凝土施工技术硐室底板混凝土浇筑厚度400mm，属于大体积混凝土，采取以下温控措施：材料控制：选用低水化热水泥（P.O42.5R），掺加粉煤灰（掺量25%）替代水泥温度监测：预埋热电偶传感器，监测混凝土内部温度，内外温差控制≤25℃养护措施：采用蓄水养护，养护期≥14天，表面覆盖土工布+塑料薄膜保温浇筑工艺：分层浇筑，每层厚度300mm，采用Φ50mm插入式振捣棒振捣，振捣时间15-30s6.3防治水技术措施超前探水：采用YT28风钻打超前探水孔，孔深5m，超前距3m，环向布置5个孔注浆堵水：对涌水量≥5m³/h的出水点，采用水泥-水玻璃双液浆注浆堵水，注浆压力为静水压力的1.5-2倍防水混凝土：二次衬砌采用C30P6抗渗混凝土，掺加膨胀剂（掺量8%），确保抗渗性能施工缝处理：设置3道橡胶止水带（中埋式+外贴式），缝间填充聚乙烯闭孔泡沫板七、施工进度保障措施7.1组织保障实行周进度考核制度，每周召开进度分析会，延误超3天制定赶工措施采用平行作业法，掘进与支护、衬砌与安装等工序立体交叉作业配备2个掘进班组，实行"三八制"作业（每班8小时），确保连续施工7.2技术保障开展QC小组活动，针对断层破碎带支护等难题进行技术攻关采用BIM技