關(guān)于召開 2024 山西省煤炭學(xué)會(huì)煤礦智能化委員會(huì)年會(huì)暨千人智庫科創(chuàng)服務(wù)站工作會(huì)的通知

摘要：通過對(duì)防水閘門硐室施工斷面大，開鑿巖石立方量多及破碎巖層的分析，提出了采用科學(xué)、合理的施工技術(shù)方案，成功地解決了破碎巖層中防水閘門峒室施工難度大的問題。

關(guān)鍵詞：破碎巖層  大斷面    防水閘門    技術(shù)研究

 一、礦井概況

山西焦煤霍州煤電集團(tuán)公司白龍煤礦位于霍西煤田中部，采用平硐、斜井多水平綜合開拓方式，主要生產(chǎn)水平為370m。 370水平位于白龍井田的東北部，地面位于白龍村以北后灣村.牛腰村以西，距柏木溝工區(qū)約2.5Km，東西寬約1.3Km，南北長約2.6Km，水平面積約3.26Km²。 370水平東臨F₃₃斷層，南接四采區(qū)，西靠十采區(qū)，北止汾河最高洪水位線。開采煤層底板標(biāo)高+210～+470m，蓋山厚度240～350m，現(xiàn)開采370水平1#、2#煤層。由于1#、2#煤層受K2、K3、K4石灰?guī)r和奧陶系石灰?guī)r承壓水威脅，其靜水位標(biāo)高＋520m。預(yù)計(jì)370水平正常涌水量為320m³/h，最大涌水量為580m³/h，為防止煤層底板突水，實(shí)現(xiàn)370水平與455水平安全隔離，決定在標(biāo)高為373m水平的車場，建造高壓防水閘門硐室。

二、工程概況

為了能滿足370水平風(fēng)量需求，根據(jù)太原煤炭設(shè)計(jì)研究院提供的設(shè)計(jì)資料，白龍煤礦370水平防水閘門硐室設(shè)計(jì)為雙門硐室，斷面為直墻半圓拱斷面。采用錨網(wǎng)噴鋼梁砼聯(lián)合支護(hù)。選用雙扇加肋扁殼防水閘門。硐室需要最大承壓3.2MPa。硐室長度10.0m，凈寬7.60m，凈斷面37.11m²，最大掘進(jìn)高度6.313m，掘進(jìn)斷面54.66m²。掘進(jìn)總體積498m³，澆注混凝土320m³，用工字鋼8.927t。

三、硐室位置的確定

    防水閘門硐室應(yīng)設(shè)置在巖性均一、質(zhì)密、構(gòu)造簡單、穩(wěn)定的巖層中，同時(shí)，還要考慮便于水閘門封閉和管理。根據(jù)白龍煤礦實(shí)際情況，經(jīng)研究論證，確定硐室設(shè)在370下部車場，距370m水平水倉入口15m。硐室頂部有3m高，2m長的的冒落段，砂巖裂隙發(fā)育、質(zhì)軟易碎，圍巖極不穩(wěn)定，給施工造成了很大的難度。

四、硐室擴(kuò)刷施工

1、峒室施工技術(shù)方案

由于該硐室施工采用在原巷道上按照設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行擴(kuò)刷，硐室跨度大、高度較高，而且還處在冒落段安全性差，采用全斷面一次性擴(kuò)刷，既不利于施工的安全，又不利于硐室的支護(hù)，因此，選用科學(xué)、合理的施工技術(shù)方案成為該硐室在施工前的一個(gè)重要課題。經(jīng)過研究論證，決定采用上、下臺(tái)階（以操作平臺(tái)為界），分兩個(gè)區(qū)段擴(kuò)刷的方式施工，每個(gè)區(qū)段的長度依次為3.5m、6.5m。先刷頂部，再刷兩幫，最后由前向后按設(shè)計(jì)尺寸落底。這樣即保證了施工的安全，又有利于支護(hù)技術(shù)的實(shí)施和施工人員的操作。首先，采用光爆法施工第一個(gè)區(qū)段3.5m的上臺(tái)階。在原巷道正頂開槽口，以槽口為中心向兩側(cè)逐次由上而下擴(kuò)刷施工，施工1m，支護(hù)1m，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。開槽口時(shí)，采用淺眼爆破法對(duì)原巷道的噴層進(jìn)行刷擴(kuò)，以保證減小對(duì)圍巖的震動(dòng)。其次再施工下臺(tái)階，下臺(tái)階的施工相對(duì)容易，關(guān)鍵要掌握好中-腰線以及兩側(cè)的輪廓線。要做到不超挖、不欠挖，保證硐室四周幫壁的平直。施工時(shí)炮眼布置要按設(shè)計(jì)輪廓線布置，炮眼底距設(shè)計(jì)輪廓線300mm，淺打眼、放小炮，欠挖處用風(fēng)鎬剔夠設(shè)計(jì)尺寸。經(jīng)過上臺(tái)階的施工，硐室第一區(qū)段的拱部、幫部已全部施工完。施工完的區(qū)段保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求，支護(hù)齊全后。開始進(jìn)行噴射混凝土封閉圍巖。最后起底，起底施工主要采用風(fēng)鎬剔夠設(shè)計(jì)尺寸，用錨桿按間排距800mm對(duì)底板錨固，并及時(shí)用混凝土鋪底。第一區(qū)段的一次支護(hù)（臨時(shí)支護(hù)）全部結(jié)束后，開始立模、澆注混凝土（永久支護(hù)），待澆注好的混凝土凝固3—4天后，按第一區(qū)段的施工方式進(jìn)行第二區(qū)段的施工。

在施工第二區(qū)段的硐室主體段時(shí)，由于頂部受k8砂巖水浸泡，裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散在施工中發(fā)生冒落，冒落平均高度1.2m，長度6m；為了保證工程質(zhì)量，針對(duì)冒落段采用板梁配合鋼管進(jìn)行構(gòu)頂實(shí)施維護(hù)。然后用混凝土進(jìn)行充填，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2、硐室支護(hù)參數(shù)

（1）一次支護(hù)（臨時(shí)支護(hù)）

一次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿規(guī)格為Ф20mm×2500mm螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800 mm×800mm，錨桿墊片用10mm厚的配套墊片，速凝樹脂錨固劑固定。掛1500mm×850mm鋼筋網(wǎng)，金屬網(wǎng)材料用Ф6.5冷拔鋼筋制作，網(wǎng)格：100mm×100mm，金屬網(wǎng)搭接長度100mm，每隔一網(wǎng)格用雙股14#鐵絲綁扎牢固，擰緊錨桿托盤，使之緊貼巖面，錨桿初錨力≥182N·M。為防止圍巖風(fēng)化和加固圍巖，硐室施工采用一掘一噴作業(yè)方式，初噴混凝土厚20～30mm，復(fù)噴混凝土厚150mm。

（2）永久支護(hù)

永久支護(hù)采用鋼梁砼支護(hù)，壁厚500mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C₃₀，鋼梁采用20a"工"字鋼，鋼梁搭接處用電焊焊死。

五、門框、管路的固定及工字鋼焊接

         在硐室主體段澆注混凝土前，先把解體下井的門框組裝好，用導(dǎo)鏈吊起，找正、墊平，朝順?biāo)较蚝髢A1°就位，再將門框用錨桿與圍巖聯(lián)成一體，和工字鋼固定。然后，安裝排水管和其他預(yù)埋管，各預(yù)埋管均每隔1m焊上防滑角鋼，使各種管路和門框及四角的工字鋼聯(lián)成一體。由于焊接工字鋼工作量大，井下受空間限制不易操作，故把所有鋼梁（配筋）解體，先在地面焊切，編號(hào)下井，對(duì)號(hào)入座聯(lián)成一體。

六、峒室澆注混凝土

      為了使混凝土配比合理，按C₃₀混凝土配制了不同配比的5組試塊，經(jīng)試壓后，選取最佳配比。為了增加混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)，使用機(jī)械振動(dòng)棒搗固。各段由下向上依次連續(xù)澆注。隨澆注混凝土，隨預(yù)埋注漿管和測壓管。當(dāng)門框、排水管及底部工字鋼聯(lián)好后，用清水沖刷圍巖表面，清除浮碴，排凈底板積水，自下而上澆注混凝土，并使用機(jī)械振動(dòng)棒搗固。硐室底部澆注完混凝土后，立模、接工字鋼。模板用厚100mm木板和鋼模分塊制成，對(duì)號(hào)組裝，按中、腰線對(duì)正、找平，輔立柱和撐木固定牢。為了保證連續(xù)澆注混凝土，采用機(jī)械攪拌、送料。為防止分段后混凝土向下流動(dòng)，用臨時(shí)模板阻隔，直到拱頂，避免出現(xiàn)水平接茬面。當(dāng)立模、接鋼梁和安裝管路不能連續(xù)澆注時(shí)，在接茬面上按間、排距800mm插上φ16mm、長1m的螺紋鋼，并把混凝土面鑿出新茬，用高壓水沖洗干凈，再澆注混凝土并指派專人振搗。澆注好的混凝土待拆模后，每天灑水6次，養(yǎng)護(hù)28d。其結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)要求。

      白龍煤礦370水平雙門高壓防水閘門硐室施工斷面大，開鑿巖石立方量多，施工難度大，給硐室施工帶來了一定的困難。但是在施工過程中采取了科學(xué)合理的施工技術(shù)方案，取得了很好的效果。現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)在集團(tuán)公司內(nèi)多個(gè)礦區(qū)防治水方面得到推廣應(yīng)用，避免了許多水害對(duì)礦井安全生產(chǎn)的威脅，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。并取得成功，這對(duì)防止礦井突水造成淹井事故，保障礦井安全生產(chǎn)而不受水患威脅發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也標(biāo)志著我礦在煤礦井下防治水技術(shù)方面有了新的突破。