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下石节煤矿煤仓快速维修技术的应用与实践
白永筱 方亚杰 霍小泉
摘要：煤仓仓壁变形破坏是制约矿井生产的重要环节，通过锚网喷、注在煤仓维修过程中的应用与实践，为今后的煤仓维修处理提供参考依据。
关键词：煤仓仓壁；锚网喷注维修；应用与实践
煤仓是煤矿安全生产过程中极其重要的一个环节，它通过一定的方式和矿井运输相联系，其基本功能是储存原煤，并使各个运输环节能力相匹配，真正起到缓冲的作用，从而保证矿井持续稳定生产。但由于受技术条件、施工条件、地质因素等影响，煤仓在正常使用过程中难免出现损坏、变形影响矿井正常生产。就煤仓损坏后如何处理，是我们急需解决的一个重要问题。
随着科学技术的快速发展以及科学技术在煤矿安全生产中广泛应用，原有的支护工艺已不能满足现阶段煤矿安全生产的要求。此文谨结合下石节煤矿煤仓维修处理的实际，谈一谈锚注支护在煤仓维修处理应用的一些体会和想法。
一、问题的提出：
下石节煤矿二号煤仓全长55.4m,以副风井通道分为上下两段，围岩以泥岩、根土岩、炭质泥岩、花斑泥岩及粉砂岩为主，团块状结构，极为破碎，遇水易膨胀，易垮落。1997年10月，矿曾采用钢筋混凝土浇灌的方法对2＃煤仓进行了加固维修，但由于围岩极不稳定，且受煤体冲刷影响，仓壁多次、多段出现（钢筋混凝土浇灌）受压变形破坏，最大垮落深度达1.5m，垮落长度达到8m以上，岩石裸露。通过对煤仓仓壁垮塌原因分析，主要原因是由于煤仓围岩不稳定，煤体冲刷及仓壁渗水及原支护仓壁混凝土强度不够所致，这就给矿井的正常安全生产造成一定影响，严重制约矿井的均衡、持续生产。
二、问题的解决：
（一）方案的提出：
2005年经多方考察研究，并借鉴锚注支护的成功经验，确定2＃煤仓采用锚注支护进行维修处理，即采用由上向下随仓内放煤在垮落仓壁上打螺纹钢锚杆（锚杆规格为φ20×2250mm、间排距600×600mm）、注浆锚杆（注浆锚杆规格为φ4′×1500mm、间排距1500×1500mm）挂金属网，用鼓形托板螺母固定在仓壁上；同时，在第一排锚杆间另打一排锚杆（锚杆间排距600×600mm），锚杆外露长度600mm，并在锚杆末端经纬缠绕废旧钢丝绳，且须用铁丝绑扎，循环进度1.5m，然后喷射混凝土600mm,混凝土标号为200＃，配合比为1：2：2。在喷体上打锚杆（间排距600×600mm），在锚杆末端经纬缠绕废旧钢丝绳，并喷射混凝土600mm，以此方法施工直至与原仓壁平。待混凝土凝固后采用单浆水泥液进行注浆补强，依次循环随仓内放煤进行，直至垮落段施工完毕。采用该技术施工，有效的控制了煤仓反复变形破坏，取得了较为明显的经济技术效益。
（二）支护方案及技术参数的确定：
1、支护方案及技术参数的确定：
（1）支护方案的确定：
对我矿以前维修处理煤仓的经验进行了总结分析，并借鉴锚注支护的成功经验，并充分考虑2＃煤仓围岩类别，结合煤仓断面形状及利用率，确定采用在垮落段裸露围岩上现初喷30～50mm，以控制围岩的垮落，然后安装Φ20×2250mm螺纹钢树脂锚杆（锚杆间排拒700*），铺设金属网，安装钢带，鼓型铁托板（δ8×120×120mm），紧固螺母。再安装螺纹钢树脂外露锚杆（外露长度600mm），后进行喷射C20混凝土，依次方法施工直至与原仓壁平。
（2）支护机理分析：
其支护机理是以锚杆为主体构件的锚网喷支护、形成一个坚固的组合梁结构，具有较强的承载能力。喷射混凝土的作用主要是封闭围岩，通过锚网喷钢筋混凝土结构与充分粘结，提高围岩的自身承载能力。根据锚杆支护的理论依据，即悬吊作用，使松动的围岩相互连结再松动区外的完整坚固岩体上。
组合梁作用是通过锚杆将层状岩体各层间进行了连结，使多层岩体结合成类似铆钉加固的组合梁，提高岩体的整体抗弯能力，而且在相同作用下，组合梁比未组合的板梁的挠度和内应力都大为减少。
（3）、施工方法及步骤：
1、施工方法：
Ⅰ段：随仓内放煤，采用由上向下喷射混泥土的方法进行覆盖，直至与原仓壁平。每次放煤高度不得超过2m。
Ⅱ段：对二号仓通道口上下8m范围内 。
Ⅲ段：随仓内放煤进行铺网打锚杆，安装鼓形托板、螺帽、喷射混凝土直至与原仓壁平，每次放煤高度不得超高2m。
2、施工步骤:
由上向下依次分段施工，即Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段依次施工，施工时，必须先处理仓壁四周浮煤、活矸→打锚杆、挂网、打外露锚杆、挂钢丝绳→喷浆600mm(喷浆采用分次喷射的方法进行，每次喷射厚度150mm，间隔时间不小于4小时，防止喷体因自重而脱皮掉落)→在喷体上打外露锚杆，挂钢丝绳→喷浆600mm→再在喷体上打外露锚杆挂钢丝绳、喷浆，以此方法施工直至与原仓壁平。
（4）、保证施工质量的措施：
1、锚绳（网）喷支护要求：
①锚杆布置方式均为矩形布置,间排距600×600mm,其规格为Φ20×2250mm螺纹钢锚杆，托板为δ8×120×120mm的鼓形铁托板（每根锚杆使用两节Z3530型树脂）。
②钢丝绳用废旧钢丝绳，要求经纬缠绕，且与锚杆间用铁丝扎牢绑紧。
③铁丝网为菱形铁丝网，要求必须铺平拉紧，逢孔必联。
④喷射混凝土标号为200＃，配合比为1:2:2，速凝剂用量为水泥用量的3～5％，喷体表面必须保证圆弧一致，表面光滑平整。
⑤各种材料的规格质量必须符合要求，砂石要经过筛选，不得使用失效的速凝剂。
⑥严格按比例配料，实行按重量比计算。
⑦喷射混凝土必须挂线施工，保证与原仓壁平，喷射时遇有淋水时，应先采取防水措施，遇有泥岩时，应先挖掉泥岩松散风化部分，然后喷浆。
⑧对于没有淋水的仓壁段，喷后2～4小时应做洒水养护，防止喷体干缩、龟裂，喷水养护时间不得小于7昼夜，并保持混凝土表面湿润。
⑨上下段接茬施工时，应先用风镐铲除上段井壁根部表面疏松的回弹堆积物，用水清洗茬面，而后喷射接茬，封闭岩层。
⑩为了防止石子与砂浆离析，尽量采用强度高、容重和粒度小的粗骨料（粒度不大于8～10mm）并采用粗砂，水灰比为0.45。
四、施工组织管理：
1、成立以矿主要领导为组长、分管领导为副组长、业务骨干为成员的领导小组，设立专门机构负责现场管理工作。
2、每班配备维修施工人员10人，辅助人员15人，负责施工期间的安全质量管理及其它辅助工作。
3、提前做好施工准备工作，全面落实责任，包括安装调试施工所需设备、材料准备，煤仓上下口安全设施，吊桶试验、瓦斯检查等，保证施工安全顺利进行。
五、施工设备、机具配备：
1、PCZ-5喷浆机一台
2、YT-24风钻两台
3、风镐两台
4、煤电钻一台
5、5.5kw风机一台
6、自制吊桶1个
7、φ40棕绳一条（80m）
8、QZB-50/6注浆泵一台。
六、经济效益评价：
依照该方案处理煤仓仓壁垮塌变形，安全、快捷、施工简单、劳动强度低。本次维修处理2#煤仓计划3天完成，实际两天即完成该项工程，比计划提前一天完成。通过多年观察未出现变形破坏，避免了反复维修的恶性循环，从长远分析各项费用明显降低，同时也为煤仓变形处理提供了新的途径和方法。
七、几点体会：
1、在煤仓仓壁垮塌处理时、采用锚网喷支护形式，将围岩与钢筋混凝土充分粘结，有力的提高利了围岩的自身承载能力，使煤仓仓壁整体保持稳定而不易产生破坏。
2、利用多层锚杆可形成有效的组合拱，极大提高了煤仓仓壁的整体性，从而提高仓壁的整体承载能力。
3、通过喷射混凝土有效的防止了煤仓仓壁渗水导致仓壁变形破坏的不利因素，且喷射混凝土与锚网、绳支护的有效结合，进一步加大了支护强度，形成了一个有效的刚性体。有效防止了仓壁的变形破坏。
4、通过注浆，能有效充填围岩裂隙，对围岩进一步加固补强，提高围岩承载能力且能防止仓壁渗水等不利因素。

附图一：2#煤仓加固维修图
附图二：2# 煤仓局部垮落示意图