井下受限空间大直径煤仓施工技术的研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 29 日 作者简介：赵启飞（1987），男，汉族，湖北孝感人，大学本科学历，工程师，研究方向矿建。-187-井下受限空间大直径煤仓施工技术的研究 赵启飞 开滦建设(集团)有限责任公司，河北 唐山 063000 摘要：摘要：开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司二水平南五新建储煤仓工程，煤仓净直径 9m，荒直径 10m，高度 37.5m，500mm 厚 C30 双层钢筋混凝土永久支护；给煤机硐室掘进断面 38.72m2，500mm 厚 C30 双层钢筋混凝土永久支护。因为煤仓仓筒断面大，深度大，所以施工难度和施工风险都较高。整个工程工作量较少，如果不投入相应的机械设备，会使施工速度降低，届时可能会出现项目亏损的现象。但因为是井下施工，煤仓上口空间有限，如果采用的设备没有合理布置，就会出现设备布置不开的现象。关键词：关键词：储煤仓施工；机械化配套；快速施工 中图分类号：中图分类号：TD529 本内容研究类似开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司二水平南五新建储煤仓工程的施工方案，以达到缩短施工工期，降低施工成本，降低施工风险的效果。通过对比传统的煤仓施工方案，增加封口盘的安装，降低了煤仓施工人员坠落的风险，增加了施工的安全程度；运用立井施工的施工思路去施工井下煤仓，用立井施工的方式去布置煤仓施工的设备，安装天轮平台，采用专用提升机去进行人员和施工材料、设备的吊运；运用回柱绞车去悬挂风水管路和煤仓井下篦子的提升；运用设备的辅助，增加了施工效率和安全程度；根据该煤仓的特点，制作专门的木模板和铁模板，以加快混凝土浇筑的施工速度，运用钩机配合人工进行出矸，加快了施工速度，以达到缩短工期和降低成本的效果。1 井下受限空间大直径煤仓施工技主要内容 1.1 理论研究（1）设备布置 开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司二水平南五新建储煤仓工程，煤仓净直径9m，荒直径10m，高度 37.5m，500mm 厚 C30 双层钢筋混凝土永久支护；给煤机硐室掘进断面 38.72m2，500mm 厚 C30 双层钢筋混凝土永久支护。因为煤仓上口空间有限，如果采用的设备没有合理布置，就会出现设备布置不开的现象，二水平南五新储煤仓我们通过优化具体的设备布置为：1台8T回柱绞车，1台14T回柱绞车，1台JTPB-1.21.2P单卷筒盘闸式矿用提升绞车。（2）天轮平台布置 在煤仓上口硐室内预留两对300300500mm梁窝，预埋两根 25a 工字钢梁作为天轮平台，钢梁长 6300mm，间距 800mm，在天轮平台上安装主提升天轮和砼输送管提升天轮，提升天轮选用 MZS2.1-0-10.5 型，钢梁上再垂直安装两根长 1423mm25a 工字钢作为天轮底座，天轮底座与承重梁每个交叉处用 4 颗 M20 螺栓紧固，安装天轮底座的梁窝要确保深度并用 C30 砼喷实，保证天轮平台牢固可靠。（3）封口盘布置 封口盘主梁采用 28b 工字钢，沿 2523 胶带机上山方向安设。垂直主梁方向铺设 25b 工字钢作为副梁，主副梁之间用 M20 高强螺栓缝合，螺栓扭矩力 313N.m,封口盘组装后整体钢梁中心偏差不大于设计 50mm，封口盘预留提升口（长宽=3.11.56m）、压风供水管口、风筒口、输送泵管路口。当煤仓上锁口施工 2m 以后开始安装封口盘钢梁，当煤仓施工至 8m 以后开始在封口盘主副梁上用钢板进行封盖。（4）范各庄矿业分公司二水平南五新建储煤仓工程施工方案 利用已施工的一个1400mm 的穿透煤仓钻孔作为出货孔。煤仓从上向下以出货孔为中，用钻眼爆破法进行刷大，矸石通过出货孔自溜至下口，用 P60B 耙装机装至矿车内，由施工人员运用电机车将装满矸石的矿车拉走。先施工煤仓上锁口，然后安装提升天轮及绞车。再施工煤仓仓体，最后施工煤仓下锁口。为确保施工安全，煤仓上锁口施工过程中采用短掘短砌的方式进行施工，掘进一个段高，临时支护一个段高，浇筑一个段高，中国科技期刊数据库 工业 A-188-直至锁口施工完毕。上锁口浇筑施工完后，及时安装封口盘。然后施工煤仓仓体及以下部分，采取“一掘一支”的施工方式。上锁口以下 10m 内采用放小炮掘进或分次放炮方式掘进，减少对上锁口已浇筑的混凝土壁震动。煤仓下锁口施工是先采用临时支护，将煤仓下锁口掘进完成，待下锁口扩刷至给煤机硐室，然后自下而上扎筋、立模、浇筑。上下锁口因为断面特殊采用特制木模板进行施工，大断面仓身部位，采用制作的净直径 9m 的特制模板循环使用至仓身施工完毕。2 井下受限空间大直径煤仓施工方案优化(1)通过优化安装施工煤仓必要的机械设备。运用高压软管进行工作面供风、供水，避免使用钢管进行井下供风、供水，一台 8T 回柱绞车带高压软管供风、供水完全足够，如果使用钢管则需要运用大型回柱绞车；煤仓中心的防堵溜眼的回柱绞车也可以与煤仓中间起吊篦子用的回柱绞车合并，减少一台回柱绞车的使用，用煤仓上口安装的 HJ-14t 回柱慢速绞车，及21.5mm钢丝绳、配重（铁质）作为防堵眼设施，钢丝绳一端做成绳套并将配重锁入绳套内，钢丝绳在爆破前，将配重端放入溜矸孔内，堵眼时，利用绞车来回牵引钢丝绳，松动堵住眼内的矸石，达到疏通目的，将它与提升篦子的回柱绞车合并，主要是将篦子所在钢丝绳中间，让回柱绞车既能起到防止堵眼的功能也能起到上下篦子的作用。（2）精简优化，能在井下有限的高度空间内将天轮平台安装上且能让天轮平台满足各种提升设备的提升要求。通过合理的布置将各种机械设备、设施的提升高度都进行了验算，最终得出最优的天轮平台安装高度和安装方式，如图 2。图 2 煤仓上口天轮平台布置图（3）通过合理布置，设计安装安全牢固的封口盘，既能满足施工需要，在施工中也具备很好的可操作性。因为煤仓荒直径最大达到 10m，远远超过了巷道净宽的 6.2m，为保证封口盘的牢固可靠，采用上口棚子全部穿通长铁鞋，将上口棚子全部锁成一个整体，向施工一道钢筋混凝土梁，超过煤仓荒径 10m，将整个上锁口托住；沿巷道方向的封口盘大梁进行加长，大梁超过煤仓荒径 10m，这样既能保证上锁口的稳固，也能保证封口盘的牢固可靠。3 研究结果与完成任务情况 通过研究，采用了井下受限空间大直径煤仓施工技术研究施工方案，取得如下效果：(1)通过压缩及精简，使井下煤仓施工在空间受限的情况下，将必要的设备和设施全部能够安装使用。(2)增加了封口盘代替了煤仓上口的护栏，使煤仓上口的施工人员和下大型设备的时候安全程度更高。(3)通过探讨，优化出了一套精简的设备布置和煤仓井筒布置的方案，按照该方案能够满足生产需要和空间需要。如再次遇到此类工程，可以直接参考该方案，减少了研讨方案的环节或在此基础上进行研讨可缩短研讨时间。(4)在煤仓施工过程中采用短掘短砌的方式进行施工，在煤仓上锁口、仓帽和下锁口特殊形状的部位，设计加工特制的木模板，以达到特殊形状的浇筑要求，木模板重量轻操作简单配以特殊加工的木圆碹骨，减少脚手架的支撑，操作灵活简单；在煤仓直筒段时参考立井施工模板加工一套带有刃脚的铁模板，铁模板可以重复循环利用，不宜损坏且安装简单，达到了缩短施工工期，减少施工成本的目的。(3)通过的研究，将立井提升运用到了煤仓的施工，运用提升绞车配天轮平台、钩头、吊桶进行人员上下和材料下放，使作业人员在施工时避免爬梯子上下，增加了安全程度，煤仓上口配以软梯和防坠器以备应急上下人。解决了超过 20m 深度的煤仓人员上下问题。4 主要实施内容及创新点 4.1 主要实施内容（1）做好现场踏勘，施工前进行场地平整，满足施工所需要的“四平一通”要求，施工环境安全，风、水、电机排水设施达到施工要求，全员熟悉避灾路线。中国科技期刊数据库 工业 A-189-（2）根据合同及现场实际情况，确定出煤仓的装备方案，确定悬吊设备下放方案，具体到电缆、管路等跟着哪一根钢丝绳下放到工作面等。（3）精简施工所用设备，因为空间有限，能代替的尽量代替，能后期作业的尽量留到后期统一完成。（4）对普通施工设备和设施进行改进，对于常规的材料如果施工比较繁杂，寻求简单、方便、安全的材料进行代替。（5）正常掘进，统计施工速度是否可以达到预期的施工速度。（6）分析掘砌成井数据，对整体施工方案及时进行优化 4.2 主要创新点（1）利用有限空间进行储煤仓施工时的设备、设施安装。（2）利用搅拌机和输送泵为新建储煤仓作业面进行供应混凝土。（3）仓体内机械出矸。（4）煤仓下口布置车场加快出矸速度。（5）优化施工方案 通过对该技术方案的研究让储煤仓的施工达到施工的条件，缩短工期10%，减少煤仓上口的运料；仓体内机械化出矸，减少人工及风险系数；下口优化出矸系统以提升施工速度。通过本项目实施，以找到最好的设备配置和施工方法，以达到缩短工期和减少施工成本的效果，总结出特殊条件下煤仓混凝土浇筑技术研究，为以后类似项目积累相关施工经验。再遇到类似煤仓施工时可以起到指导现场施工，规避常见施工与安全问题的作用。5 科研工作的经验体会、存在问题及后续工作计划 矿建储煤仓工程施工，随着科技的不断进步，各大煤矿对储煤仓的需求量越来越多。对于普通的储煤仓的施工，一般技术较复杂，安全风险大一点，但施工相对来说较简单。但对于井下受限空间大直径储煤仓施工，运料和出矸受空间限制，往往制约了储煤仓的施工，给施工造成很大困难。如果不对设备进行精简或是安装进行优化，很可能会造成现场设备互相干扰的现象，给现场的施工造成隐患。井下受限空间大直径储煤仓施工一般工艺复杂、运输困难、风险系数大，对于井下受限空间大直径储煤仓的施工进度和施工安全尤为重要，对于一些临时措施工程尽量放在前期平行集中施工的，这样既可以减少施工时间，也可以在施工储煤仓时减少其他施工环节，减少施工中的安全风险。储煤仓的施工对于每个大型煤矿来说是必须的，所以储煤仓施工的市场前景较好。但储煤仓的施工在矿井建设中属于技术含量较高的单位工程。如何保证在施工储煤仓时既能快速施工到底又能安全的将工程施工完毕，一直是施工储煤仓时的难题。对于井下受限空间大直径储煤仓往往受条件限制，无法上配套的机械化设备。如何在井下受限空间大直径储煤仓施工过程中增加机械化程度，减少作业人员的工作强度，具有十分重大的意义。对井下受限空间大直径储煤仓的施工进行总结，能够大大降低作业时间、降低施工成本、减少作业人员的劳动强度和工作环境，具有显著的经济效益和社会效益。针对此次井下受限空间大直径煤仓施工技术研究，将地面立井的施工工艺引用到井下受限空间大直径煤仓的施工，较传统的煤仓施工增加了封口盘、天轮平台和提升绞车，降低了煤仓施工的风险程度和劳动强度，井下受限空间大小直径的煤仓的施工均可借鉴此研究成果。结束语 井下受限空间大直径煤仓施工技术研究可以研究将煤仓施工更加立井化，运用更多立井的施工工艺去施工煤仓，将铁模板变更成立井滑模，增加机械化程度减少人工，达到加快施工速度增加施工安全度的目的。参考文献 1齐骥,徐波.建筑工程管理学M.陕西科学技术出版社,2003:6.2范俊梅.钢筋混凝土多层框架结构设计问题分析.科技资讯,2021:8.3王宗昌,高振东.建筑工程质量百问M.北京:中国建筑工业出版社,1999:5.4许晓峰,肖翔.建设项目后评价M.中华工商联合出版社,2000:15.5徐强.技术经济学原理与方法M.北京:北京科学技术出版社,1993:26.