灌注式钢管混凝土支架在深井支护中的应用.pdf

第 1期 2 0 1 4年 3月 水 力采煤 与 管道运 输 HYDRAULI C C OAL MI NI NG & P I P EL I NE TRANS P 0RT AT 1 0N NO 1 M a r 201 4 灌 注式钢 管混凝 土支架在 深 井支护 中的应用 付 家运 (国投新 集 口孜 东矿 安徽 隼 阳 2 3 6 1 5 3) 摘要： 口孜 东矿深井巷道支护中， 采用灌注式钢管混凝土支架， 介绍了该支架的结构参数、 施 工工 艺、 施工 中技术要 求及使 用的效果 。 关键词 ： 深 井支护 钢 管混凝土 支架 施 工 中图分类号 ： T D 3 5 3 3 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 6 0 8 9 8 ( 2 0 1 4) 0 1 0 0 4 9 0 2 1 前 言 2 支架结构及技术要 求 口孜 东矿 为 国投 新 集 集 团公 司在 阜 阳地 区 建设的第二对矿井， 位于淮南煤 田西部 ， 阜阳市 颍 东区 与 颍 上 县 交 界 处 ， 行 政 区划 属 阜 阳 市 所 辖 。设计 产量 为 5 0 0万 t a 。该 矿 为安 徽 省 “ 十 一 五” 规划重点工 程建设 项 目， 并 列 为省 “ 8 6 1 ” 工 程 。 口孜东矿工业 广场 采用 冻结法 施工 主井 、 副 井 、 风 井 3个 井 筒 。矿 井 第 一 水 平 标 高 为 一 9 6 7 m， 第二水平标 高暂定 为 一1 2 0 0 m。 由于井 深 地 压大 ， 对现有巷道采用 的锚 、 索 、 喷 、 架 、 注等 支 护 方式带来极大 的挑战 ， 传 统 的支 护方式 不能很 好 地解决 深 井支 护 问题 。为此 与 中国矿 业 大 学 合作采用一种新的深部矿井支护装置灌注 式 钢管混 凝 土支 架 。该 项 目一 直 受 到公 司 的高 度 重视 ， 是 口孜东矿 2 0 1 3年度 重点科研项 目。 口孜东矿 北 翼 轨道 石 门从施 工 至 今 由于 地 压 大 ， 巷道变形严重 。特别 是 9 交岔点 向北 5 3 m 至 1 2 3 m范 围 内巷道变形 ( 如图 1 ) ， 底鼓严 重 ， 影 响运 输 和行 人安 全 ， 为 确保 行人 行 车安 全 ， 最 先 对 此 段巷 道采 取此 支 护工 艺 ， 先 进行 刷 扩 、 锚 网 索 喷支护 、 再 套钢管砼支架施工 。 图 1 钢管混凝土支架结构图 2 1支 架 结 构 灌注式钢管混 凝土 支架 由两部 分组 成 ， 一是 l 9 4 ( 2 1 9 ) 的变形 椭 圆形支 架 ， 二 是 支架 钢管 中灌注 的混凝 土。椭 圆支架 由 四段钢 管 和 接头 套管组成 ， 其 中 四段钢 管分 别 长 4 7 9 5 mm、 底 段 长 4 6 7 1 mm和两帮段长 5 0 8 0 m m， 且每段钢 管 内 都焊 接 有 b 5 0 m m 的钢 筋 ， 增加 了支架 的韧 性 和 强度 。混凝土通过 支架 帮部钢 管注入 ， 使 支架 的 抗压能力 和 稳定 性 大大 增加 。两 种 不 同规格 和 灌 注式钢筋混凝土支架结构参数 见表 1和表 2 。 表 1 + 1 9 4支架主体结构参数表 表 2+ 2 1 9支 架主体 结构 参数 表 2 2 技术要求 北 翼 轨 道 石 门 9 交 岔 点 向 北 5 3 0 m 至 7 6 1 r n支 架 型 号 为 1 9 41 0 m m， 壁 后 充 填 2 5 0 m m厚矸 石 袋 ， 共 3 3架 ； 7 6 1 r n至 9 9 2 m支 架 型号为 1 9 41 0 mm， 壁后充填 2 5 0 ra m厚混凝 土 ， 共 3 3架 ； 9 9 2 m至 l 2 3 m支架 型号为 2 1 9 1 0 m m， 壁厚充填 2 5 0 mm厚矸石袋 ， 共 3 4架。 支 架 净 尺 寸 为 6 3 0 0 m m， 底 板 处 为 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O 1 4年 3月 水 力采煤 与 管道运 输 第 1期 5 6 0 0 ram， 净 高 为 4 5 0 0 mm，允 许 偏 差 0 1 O O mm， 支架间距 ( 中 一中 ) 为 7 0 0 mm， 支架 水平 允许误 差不 大于 4 0 ram， 支架扭 距 允许误 差 不大 于 5 0 mm， 支架要求 明暗一致 。 紧靠支架处采用钢筋笆片腰帮背顶， 笆片 规格 为 6 5 0 X 8 5 0 mm、 4 , 1 2 X b 6 m m， 网片 间每 隔 2 0 0 m m用 1 2 铁丝绑扎。 架棚 支 护 顶 、 帮 应严 实 有 劲 ， 支 架 构 件应 齐全有效 ， 直线 布置 ， 位置准确 。 严禁 空顶空帮 ， 各部 分接合要严 密。 支架前倾后仰偏差不大于 0 5 。 ( 1 m垂 线不大于 9 mm) 。 钢管混凝土支架结构如 图 1 。 3轨道石门施工步骤 3 1 卧底 施 工 中严格按设计 要求 进行 卧底 ， 施 工段 卧 底实行整体 分 段分 层施 工 ， 每段 3 0 m， 每层 深 度 不大于 3 0 0 m m， 待施 工完 上一 层再 进行 下一 层 ， 逐渐落道 。落道 、 整道后 ， 轨 枕要坐 落在 实底上 ， 不得悬空 ， 未及时落下 的轨道要用道木垫实 。 3 2 刷扩 巷道顶部刷扩 到设计 高度后 及 时找掉 浮矸 ， 初喷后及 时 进行 锚 网索 喷支 护 。使 用 风 镐进 行 刷扩施工 ， 刷扩时严格 按照设计 尺寸 进行刷 帮挑 顶 ， 刷一排 支 护一 排 。刷 扩 自上 而下 进 行 ， 先 刷 拱部 ， 再刷帮部 。刷扩逐 排施工 ， 严 禁空 顶作业 ， 顶部锚杆必须 紧跟迎头。 3 3 锚 杆 挖掉 旧浆皮 后 ， 将巷 道 刷 到设 计 尺 寸 ， 先 初 喷 ， 然后打锚杆 、 挂 网 、 压 H型钢带 、 打锚索 。 3 4锚索 采用锚 索 机 配合 b 3 2 m m 钻 头施 工 锚 索 孔 ， 打锚 索时 ， 两人 配合用锚 索线顶住 锚 固剂缓缓送 入钻孔 ， 确保锚 固剂全部送到孔底 。 3 5 喷浆 喷枪头与受喷 面应尽 量保 持垂直 ， 喷射距 离 控制在 0 81 2 m， 枪头应按 螺旋形一 圈压半 圈 的轨 迹 移 动 ， 螺 旋 圈 的直 径 以 2 0 03 0 0 mm 为 宜 。 3 6钢管混凝土支架 首先 将 整 段 巷 道 底 板 卧 至 腰 线 下 1 8 2 8 m， 然后挖反 底拱 ， 长 1 5 m， 套两 架钢 管支 架 后将矸石 回填 ， 再 向前挖 1 5 m长底拱 ， 以此 为一 循环 ， 直至钢管支架架设完 毕。 3 7灌注混凝土 每安装 1 02 0架 空钢 管支 架并在 壁后充 填 完毕后 ， 进行灌 注混凝 土。灌 注前一 班做好 各项 准备 工作 ， 包括 材料准备 和支架 准备 。混凝 土材 料配 比严格 按 C 4 0配 比拌制混凝 土 ， 水泥为4 2 5 号普 通 硅 酸 盐 水 泥 ； 砂 为 河 砂 ， 粒 径 0 3 5 0 5 0 mm； 石子为碎石 ， 粒径 2 0 ra m； 外加剂 为早 强减水 剂及 钢纤维 。 4 结 语 2 0 1 3年 3月 2 0 日第 1批 2 0架 空 钢管 开始 灌注混凝 土 ， 现 已施 工 1 O 0架 ， 灌注 混凝 土 的钢 管 8 0架 。通 过在巷道 的顶 、 底 及两 帮监测 点 ， 可 以清楚地发 现 采用 这 一新 的 支护 工艺 在深 井 巷 道支护效果 明显 ， 取 得 了预期 的效 果。下一步 口 孜东矿将积极推广这 一工艺 ， 争 取为我 国在深井 支护这一难题探索 出一 条新路 。 作 者简 介 ： 付 家运 ( 1 9 7 8一)， 男 采 矿助 理 工程 师 ， 毕 业 于安 徽 理 工 大 学 ， 现 工作 于安徽 省阜 阳市颖 东区扬 楼镇 口孜 东矿地 测科 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 31 o一2 2 5 0 欢 迎 投 稿 订 阅 刊 登广 告 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m