同步阶梯式施工大断面大倾角上山改造样本.doc

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同步阶梯式施工大断面、 大倾角上山巷道改造
钟杰、 张干
【摘要】基于大断面、 大倾角上山改造巷道的一种施工方法, 经过合理协调组织, 采取分台阶、 同步施工的方式进行施工, 相比传统的一次成巷及台阶式施工方法, 同步阶梯式施工大大提高了施工安全系数和施工效率, 经过在百善矿654溜煤道改造工程的实际应用, 取得良好效果, 使工程得以提前完工。
【关键词】大倾角 大断面 改造 同步阶梯式

皖北煤电集团公司百善煤矿是一个开采三十多年的老矿井, 654溜煤道位于654集运巷中部, 属于早期设计运输系统, 较之皮带机运输, 其采取的溜煤方式块煤损失更为严重, 且容易发生堵塞, 清理、 检修不便, 安全系数也不能保证。故对溜煤道进行设计改造, 以满足大倾角皮带机的铺设要求。为不影响生产, 该工程利用采煤工作面调整间隙进行施工, 因此施工工期较为紧张。
1 工程设计概况: 654溜煤道位于654集运巷中部, 为全岩锚喷巷道, 斜巷长度62米, 平均坡度为28°, 其与上段集运巷夹角13°, 其与下段集运巷夹角为9°[1]。现设计将原2.6m宽溜煤道右帮刷宽, 下口刷宽至3.4m, 上口刷宽至5.0m, 整个巷道设计由下向上呈一渐宽的喇叭口型, 以便于皮带机顺利搭接。( 本文主要介绍斜巷主体工程施工段, 其余部分此处不再多做介绍。) 如图1

图1
2 支护设计: ( 见图2)
2.1 溜煤道下口: 3400×2800mm( 宽×高) , 顶部4根Φ16 L= mm长螺纹钢锚杆, 间排距1000×1000mm; 右帮2根Φ16 L= 端头拍扁的金属锚杆, 间排距700×1000mm。
2.2 溜煤道上口: 5000×3600mm( 宽×高) , 顶部7根Φ16 L= mm长螺纹钢锚杆, 间排距1000×1000mm; 右帮2根Φ16 L= 端头拍扁的金属锚杆, 间排距700×1000mm。锚索使用直径15.24mm,6.5m长钢绞线, 间排距2500×3000mm。
2.3 巷道支护采用锚喷支护形式, 喷厚50mm, 顶板较差时配合使用金属网和锚梁加强护顶。

图2
3 施工工艺: 采用人工打眼、 爆破掘进, 耙矸机装货、 车皮、 绞车出货的施工方法, 主要工序有打眼、 装药、 爆破、 出货、 打锚杆( 锚索) 、 喷浆。
4 方案选择:
4.1 传统的一次成巷施工方式, 巷道超高, 人员需搭设脚手架, 施工时需重复拆卸、 安装, 斜巷度数大, 人员安全及施工进度均得不到保障;
4.2 如采用二次成巷方式施工, 可有效解决这一问题, 可是效率不高, 特别是在打眼环节上耗时较多, 致使工期得不到保障。依据实际人员及设备配置, 按每班出勤15人计算, 迎头最多只有4-5人的作业空间, 施工时最多能配备两台风锤同时施工, 出货系统、 后勤保障一共也只需4-5人, 会造成窝工, 效率低下, 无法满足工期需求。
4.3 考虑该巷道为改造工程, 具备良好的通风条件, 且从避灾的角度考虑, 任何一个阶梯发生意外时, 两段施工人员可分别向两端撤离。综合考虑以上情况, 现采取二级阶梯、 同步施工的方式, 以下统称为同步阶梯式施工, 如图3所示:

图3
阶梯1: 刷宽、 挑顶, 以设计断面拱心线为底板线; 爆破后打齐顶部锚杆、 锚索( 顶板破碎部分加锚梁、 挂网) , 并进行初喷, 确保顶板安全。
阶梯2: 施工拱心线以下部分, 爆破施工, 打齐帮锚杆, 并喷浆; 阶梯2待阶梯1施工10m后开始, 与阶梯1同步施工, 与阶梯1保留不小于10m距离, 便于人员施工, 并留够足够的安全空间。
5 注意事项:
5.1 施工时, 两阶梯之间安全距离要留够。另外, 左侧原巷道要保留1.5m宽度左右的货不出完, 用耙矸机将矸石耙平整, 矸石留设高度与两阶梯相称, 上部略低于阶梯1底板, 形成利于人员行走的安全通道, 且可使阶梯1矸石向左侧滚落, 保障阶梯2施工人员安全。
5.2 防倒、 防滑措施: ①爆破后用耙矸机将爆落矸石向后耙, 迎头货不耙完, 成如图3所示形状, 给施工人员留有2~3m左右坡度相对平缓地带, 便于人员站立和施工, 且迎头矸石不易向下方滚落; ②巷道内货不出净, 底板留一定的碎矸石, 可起到防滑作用, 待巷道成型后再统一出完; ③两帮设置扶手和绳子, 便于人员上下。
5.3 在耙矸机上方, 连接槽两侧位置各用长工字钢或轨道、 铁管等打上站柱, 然后用大板或半圆木紧贴工字钢上山一面铺够1米高度, 以防施工时矸石滚落伤人。
5.4, 两阶梯施工人员互相协调配合, 跟班负责人要依据现场条件随时调配人员, 确保两阶梯每道工序同时、 同步进行, 避免因互相等待浪费时间。
6 优点:
6.1 巷道设计高度2.8m～3.6m,倾角为28°
计算巷道垂直水平面方向高度: (2.8～3.6m)÷cos28°=3.17～4.08m
分阶梯后:
阶梯1垂直水平面方向高度: (1.7～2.5m)÷cos28°=1.93～2.83m
阶梯2垂直水平面方向高度: 1.1m÷cos28°=1.25m
阶梯1、 2高度基本满足人员施工要求, 只有上部大断面局部拱顶高度稍高, 人员可站在800mm高的马凳上施工即可。由此可见, 采用阶梯式施工可有效解决巷道超高不便施工的问题。
6.2 采用同步阶梯式施工, 阶梯1、 2各工序同步作业, 按照15人的出勤及设备配置, 可确保阶梯1、 2各有2部风锤打眼, 阶梯1、 2各安排4到5人, 出货、 后勤安排4-5人, 可做到两段同时施工且不影响整体进度, 充分、 合理的利用了人员及设备, 节约下阶梯2单独施工所用时间, 为整体工程施工赢得了宝贵时间。如按照传统一次成巷方法, 每小班最多只能保证1m进度, 需要62个小班才能完成; 如按二次成巷方法施工, 每小班可进尺3m, 2台阶共需62×2/3≈42个小班; 采取阶梯式施工, 阶梯1前10m和阶梯2后10m只能单阶梯施工, 共需10/3＋52/3＋10/3≈24个小班。
7 结论
经过预留安全带、 保留安全通道、 各工序的合理调配, 及采取诸多的防倒、 防滑措施, 在百善矿654溜煤道改造工程中成功实践了同步阶梯式施工方法, 该方法既解决了大断面、 大倾角巷道的超高问题, 又解决了二次成巷效率低下问题, 既确保了施工安全, 又缩短了施工工期, 为系统如期改造节约了宝贵的时间, 也为同类型巷道施工提供了参考。该方法初步实践, 仍有一些不成熟的地方, 有待经过进一步实践和总结来逐步改进、 完善。

参考文献: [1]苗峰, 董平, 钟杰。大倾角皮带机在百善矿654集运巷溜煤道的应用。科技传播, , 12下( 33) : 189
作者: 钟杰 出生年月: 1984年10月 籍贯: 安徽省肥西县
皖北煤电集团百善煤矿掘进二区助理工程师 手机:
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