金辛达矿高落差煤仓施工技术_王海晖.pdf

662023 年第 5 期收稿日期 2022-11-07作者简介 王海晖（1988），男，山西临汾人，2008 年毕业于山西煤炭职业技术学院，本科，工程师，主要从事煤矿采矿工作。王海晖：金辛达矿高落差煤仓施工技术王海晖：金辛达矿高落差煤仓施工技术金辛达矿高落差煤仓施工技术王海晖（山西焦煤汾西矿业集团金辛达煤业，山西 临汾 041000）摘 要 针对金辛达矿 2 号煤采区煤仓落差大、施工难度高等问题，提出用 BMC400 反井钻机+钻爆法施工并制定合理施工技术措施。针对仓壁沉降问题，提出增加锚杆外露长度、增加壁座方式解决。现场应用后，2 号煤采区煤仓耗时 60 d 即完成施工，取得较为显著应用成果。关键词 高落差；煤仓；反井；钻爆法中图分类号 TD264+.4；TD354 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.022Construction Technology of High Drop Coal Bunker in Jinxinda MineWang Haihui(Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Industry Group Jinxinda Coal Industry,Shanxi Linfen 041000)Abstract:In view of the problems of large drop and high construction difficulty in the No.2 coal mining area of Jinxinda Mine,it is proposed to use BMC400 reverse drilling rig+drilling and blasting method for construction and formulate reasonable construction technical measures.In response to the settlement problem of the warehouse wall,it is proposed to increase the exposed length of the anchor rod and increase the wall seat method to solve the problem.After on-site application,the construction of the coal bunker in the No.2 coal mining area took 60 days to complete,achieving relatively significant application results.Key words:high drop;coal bunker;reverse well;drilling and blasting method现阶段煤仓普遍采用反井钻机+爆破组合方式，但是受煤仓施工空间狭小、施工现场条件差等制约，高落差煤仓施工仍有较大难度1-4。金辛达煤业 2 号煤采区煤仓设计高度为 82 m，煤仓落差大、施工影响因素多，对 2 号煤采区煤仓施工技术进行了研究探讨，以期为其他矿井高落差煤仓施工提供经验参考。1 工程概况2 号煤层下距 9 号煤层 67.8890.13 m，平均层间距 73.39 m。2 号煤采区胶带巷通过 2 号煤采区煤仓与下组煤北胶带大巷相通，形成 2 号煤层煤炭运输系统。2号煤采区煤仓开孔于2号煤层直接底板，终孔位于 9 号煤层直接顶板。2 号煤层底板多为粉砂岩、局部伪底为泥岩，粉砂岩抗压强度 13.258.1 MPa，泥岩抗压强度 11.346.6 MPa；9 号煤层顶板为 K2 石灰岩，中厚层状、质坚硬，抗压强度48.271.0 MPa。煤仓所在地层属弱富水性裂隙含水层，对煤仓施工影响较小。煤仓设计开口 2 号胶带大巷口，为高落差煤仓，具体煤仓开口位置如图 1（b）。（a）原煤仓位置 （b）调整后煤仓位置 图 1 煤仓位置示意图煤仓设计总高度 82 m，其中下部储煤段高度18 m，上部高度 64 m 仅作为溜煤通道。储煤段掘进断面直径为 7147 mm，仓壁浇筑 C30 混凝土厚度500 mm，上部掘进断面直径 3600 mm，仓壁 C30672023 年第 5 期王海晖：金辛达矿高落差煤仓施工技术王海晖：金辛达矿高落差煤仓施工技术混凝土厚度 200 mm，漏斗采用铁钢砂混凝土浇筑，漏斗平台采用 40c 工字钢和 40c 槽钢搭设。具体高落差煤仓断面如图 2。图 2 煤仓断面（mm）2 煤仓施工技术煤仓施工整体分两步，第一步采用反井施工，反井施工的直径 3.6 m；第二步为刷扩和支护，待反井施工完成后安设井架进行临时支护、下口刷扩和煤仓浇筑。2.1 反井施工2.1.1 施工工艺流程及设备反井施工是通过反井钻机由上向下钻进小直径导向孔，导孔和下部巷道贯通后，拆掉导孔钻头，后由下向上扩孔。导孔钻进时破碎下来的岩屑由循环液带出，扩孔时破碎下来的岩屑靠自重落到下水平，由耙矸机配合溜子上皮带运出或采用其他方式运渣。具体施工工艺为：开挖清水池、反井钻机基坑去除所有浮碴浇筑 C20 的混凝土基础，并预留出地脚螺孔的位置导孔钻机运输就位导孔钻进、同时运输扩孔钻头至下水平导孔透孔反井钻机运输就位立钻机并调正安装地脚螺栓二次混凝土系统调试试运转带导孔钻进下反井钻具接扩孔钻头扩孔钻进和下口出渣扩孔结束拆除钻机、临时封闭井口扩孔直径验收撤场顺序施工。2 号煤采区煤仓采用 BMC400 反井钻机，结构如图 3。图 3 反井钻机施工工艺图2.1.2 反井施工方法1）导孔施工导孔用 BMC400 钻机+295 mm 导向钻头低钻压、低扭矩开孔，直至与下水平巷道贯通后结束。2）反井钻施工导孔与下水平 9 号煤层巷道贯通后，以导孔中心点为圆心，直径 3600 mm 范围内的锚杆、架棚及悬挂金属网均须拆除，若该区域破碎可采用玻璃钢锚杆和塑料网片做临时支护。此项工作完成后，在下水平拆掉导孔钻头，利用公吊帽与露出的钻杆连接，公、母吊帽通过 20 mm 短钢丝绳连接在一起，母吊帽安装在 3600 mm 扩孔钻头。连接好扩孔钻头后，慢速上提钻具，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用低转速旋转，同时用刚好提动钻具的力量慢慢给进，保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏。扩孔时主泵系统压力限制在 18 MPa 之内。当钻头扩孔至距基础 2.5 m 时，降低钻压慢速钻进，直至钻头露出底板。2.2 煤仓刷扩及浇筑施工煤仓反井施工完成后，进行刷扩及浇筑施工，施工顺序及施工方法：自上口至下逐段施工，上口浇筑与2号煤层胶带大巷皮带头基础进行一体浇筑；上部 3600 mm 段自上而下先进行锚网支护，然后进行滑膜浇筑混凝土支护；下部 7147 mm 段在反井钻施工断面基础上自上而下进行爆破刷扩和锚网支护，然后进行滑膜浇筑混凝土支护；最后架设煤仓下口平台，浇筑漏斗。2.2.1 施工辅助设施及布置1）井架。选用 159 mm、壁厚 5 mm 钢管加工亭式井架施工，高 4950 mm。2）封口盘。使用矿用 11#工字钢做梁，5 mm厚的钢板铺底，覆盖整个井口。3）吊盘。使用 6 mm 厚的花纹钢板制做 3100 mm盘面，框架用100 mm100 mm8 mm方钢制做。682023 年第 5 期4）吊桶。使用 6 mm 厚钢板制做，800 mm。5）绞车及稳车。采用一台 25 kW、15 t 单滚筒提升绞车，用于物料提升；采用 2 台 15 kW、5 t 单滚筒绞车，用于稳定吊盘。6）钢丝绳。钢丝绳选 187+FC 型钢丝绳，其最小钢丝破断力为Qd=252 101 kg，可满足现场需要。2.2.2 煤仓上部浇筑施工煤仓上口 5 m 临时支护为锚网支护，锚杆选用20 mm2200 mm 无纵肋螺纹钢式左旋锚杆，间排距 800 mm800 mm，每排布置 14 根，锚杆垂直于井壁布置；网片用 5 mm 钢筋焊接网。永久支护采用钢筋混凝土浇筑，竖筋 18 mm 钢筋，间距300 mm，箍筋 10 mm 钢筋，间距 600 mm，双层布置，C30 混凝土浇筑，壁厚 200 mm。2.2.3 煤仓下部刷扩及浇筑施工煤仓下部断面掘宽 7147 mm，净宽 6147 mm，长度 18.8 m。临时支护采用锚网支护，锚杆选 用 20 mm2200 mm，间 排 距 800 mm800 mm，每排布置 28 根，锚杆垂直于井壁布置；网片选用 5 mm 钢筋焊接网。永久支护采用钢筋混凝土浇筑，竖筋 18 mm 钢筋，间距 300 mm，箍筋10 mm 钢筋，间距 600 mm，双层布置，C30 混凝土浇筑，壁厚 500 mm。施工采用钻爆法破岩刷扩，利用 1 台 YT-28 气动凿岩机配备40 mm钻头、2.5 m钻杆湿式打眼，利用人工出矸。锚网支护完成后，支模浇筑。采用 WJ7FB 型防爆铲车配合 WCJ5E 无轨胶轮车出渣。出渣时，铲车司机位置必须保持距井壁不小于 2 m 的安全距离，且井筒内停止施工作业。2.2.4 煤仓下口施工漏斗采用铁钢砂浇筑，角度 60；煤仓下口平台使用 I40c 工字钢、C30 混凝土浇筑，厚度 400 mm；煤仓下口给煤机平台在两帮预留 10 个 300 mm300 mm500 mm 粱窝，间距 1.35 m，安装 5根 I40c 工字钢搭建，预埋 M24 地脚螺栓 5 个安装给煤机。3 预防仓壁沉降技术措施2 号煤采区煤仓高度为 82 m，仓壁混凝土自重大，如不采取仓壁防沉降措施，煤仓使用过程中仓壁混凝土自重及仓内储存的煤炭重量大，可能造成煤仓下口锁口平台承载过大导致煤仓整体沉降。根据现场实际地质条件、煤仓结构及以往工程经验，提出的主要防沉降措施为：1）增大锚杆外露长度煤仓仓壁浇筑混凝土前，对煤仓围岩进行了锚网支护。锚网支护设计时，考虑加固围岩的同时，人为加长锚杆外露长度，锚杆外露长度控制在 100 mm 左右，仓壁混凝土浇筑时与锚网成为一体，借助锚杆限制仓壁因自重大而下沉。2）设置防沉降壁座 壁座位置。借鉴立井井筒防沉降工程经验，在煤仓仓壁浇筑时设置壁座。2 号煤采区煤仓分别穿过 K2、K3、K4 灰岩及 K7 细粒砂岩，灰岩和砂岩岩层整体比较完整、硬度大，普氏系数 1012，承载力强，其中 K2、K4 灰岩及 K7 细粒砂岩分别位于煤仓 21 m、50 m、73 m 位置，岩层厚度分别为 10 m、2 m、8.8 m，且三层硬岩上方均为泥岩或砂质泥岩。结合现场实际地质条件，煤仓共设置壁座 3 个，分别位于 K2、K4 灰岩及 K7 细粒砂岩岩层上方，一方面可以有效借助三层硬岩承载力充分发挥壁座防沉降作用，另一方面壁座施工位置均为泥岩或砂质泥岩，施工较为容易。壁座结构。壁座结构形式采用多边形，结构如图 4。壁座宽度 2500 mm，高度 5193 mm，壁座承压面与水平面夹角 30。壁座围岩采用锚网临时支护，混凝土浇筑强度 C30。图 4 壁座结构（mm）4 结语依据 2 号煤采区煤仓现场情况，提出通过反井钻机+钻爆法施工煤仓，并对反井钻机、钻爆法施工方案进行详细设计。为防止仓壁沉降，提出增大锚杆外露长度、增设壁座方式。现场应用后，2 号煤采区煤仓安全、高效施工，仓壁始终保持稳定，取得较好应用效果。【参考文献】1 盛丹丹，史青，桑伟冲，等.深井软岩超大直径（下转第 71 页）712023 年第 5 期靳雷忠：XV2203 巷道合理支护参数的确定靳雷忠：XV2203 巷道合理支护参数的确定采用 14 号铁丝。5 效果按照设计，对 XV2203 巷进行顶板下沉量监测（见表 3），观测范围为正在掘进尚未移交的巷道。表 3 顶板离层仪数值观测日期2203HS-012203HS-022203HS-032203HS-042203HS-05深孔读数浅孔读数深孔读数浅孔读数深孔读数浅孔读数深孔读数浅孔读数深孔读数浅孔读数2021.11.110101111102021.11.810101111102021.11.1510101111102021.11.2210101111102021.11.291010111110变化值0000000000通过分析表 3 中顶板离层仪数值可知，顶板离层数值不大，随着时间变化，顶板离层仪数值逐渐趋于稳定，顶板没有出现明显离层现象，锚杆锚索支护效果好，有效地控制巷道顶板变形，维护巷道围岩的稳定性，锚杆支护参数合理，能够满足巷道支护要求。【参考文献】1 周朋,张佳飞,李各.近距离煤层采空区下工作面煤柱留设宽度及巷道合理支护参数研究 J.煤炭工程，2020，52（S1）：5-8.2 贾士耀.8.8 m 超大采高综采面回采巷道合理支护参数研究 J.中国煤炭，2020，46（06）：83-89.3 庄晋.近距离煤层采空区下巷道合理支护参数研究 J.山西能源学院学报，2019，32（06）：16-17+20.4 张雨.韩家洼矿近距离煤层巷道支护技术研究 J.能源技术与管理，2019，44（03）：68-70.5 李士杰.大断面巷道合理支护参数研究 J.山东煤炭科技，2019（03）：60-62.6 郭海波.晋圣三沟鑫都煤业矿井水文地质类型划分 J.山东煤炭科技，2018（10）：173-175+178.速度，巷道围岩变形取得较好控制效果。【参考文献】1 韩晋生.掘进巷道过陷落柱措施及支护技术研究 J.机 械 管 理 开 发，2022，37（08）：128-129+134.（上接第 65 页）2 冯纬.W3305 进风顺槽过陷落柱段巷道围岩控制技术研究 J.同煤科技，2022（03）：18-20.3 陈帅.回采巷道过陷落柱破碎带联合支护技术研究 J.山东煤炭科技，2022，40（05）：32-34.4 马卫波.大断面巷道过陷落柱期间的技术研究与实践 J.煤炭与化工，2021，44（06）：22-23+27.（上接第 68 页）煤仓施工技术研究应用 J.内蒙古煤炭经济，2022（11）：40-42.2 何明，李云飞，张月.大断面煤仓施工及支护技术应用 J.山东煤炭科技，2021，39（03）：47-48+51.3 武成浩.岳城煤矿下组煤煤仓安全施工技术方案的优化研究 J.能源与节能，2021（03）：24-25+27.4 刘育博.煤矿井下大断面煤仓快速施工技术 J.内蒙古煤炭经济，2020（15）：35-36.