深部硐室施工工艺技术研究

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摘要:文章基于双柳煤矿深部硐室顶板压力大、岩层硬度小等特点，为了确保硐室施工安全及满足支护要求，采用导硐工艺，解决了施工及支护难题，满足了矿井正常生产需求。

关键词:深部硐室;导硐施工工艺;双柳煤矿

1工程概况

矿井在正常的开采中，随着采区的延伸，经常会遇见施工采区配电点、水仓等大硐室。双柳煤矿硐室就施工的地质条件来说，埋藏深度770m以上，岩层的硬度系数较低，顶板压力大，可能出现施工后支护困难等问题。其次，硐室的断面大、不规则的断面多，因此硐室的施工工艺顺序尤为重要。此硐室施工主要采用导硐施工工艺。硐室要求高4000mm，1个主硐室，3个洞口净宽分别为3000mm、2500mm、2500mm。双柳煤矿施工硐室主要分为三个部分，如图1所示，3个水平轴线长度距离差距并不是很大而又不直通地面的地下巷道，在这3个硐室中，分布了整个施工流程中的主要设备和关键部分，硐室的施工流程和施工方式成了决定施工安全性和效能的重要因素。

2施工方式

选择硐室的施工方式时应充分考虑复杂的地形因素。双柳煤矿硐室施工方法主要有:爆破、支护、注浆，每一个都是必要环节。因此在掘进过程选用的固定方式为顶部撞锲推进［1］，用插针的方式对其进行有效支护;在爆破的过程中，按照现场的施工条件、断面大小、岩石的坚硬情况，将范围圈在放一次炮推进800mm左右，同时要及时跟上临时支护与永久支护。在爆破推进、支护完好后，及时采用灌浆加固的方法来补强支护，选用浓度比例为1．3∶1左右的双浆液(组合成分:水泥和水玻璃)。在TY930型风钻施工钻眼中，要确保钻眼的直径为38～48mm，再采用细管推进注浆的方式。在灌浆凝固的过程中，要确保硐室内的压力相对均衡，使气流维持在相对稳定的状态中。特殊区域具体施工工艺流程:由东向西施工，先施工西部的喇叭口，待喇叭口径灌浆结束后，在整个硐室的呐叭口内侧位置提前做好准备，顶上角度需向上调整33°左右，位于底部的坡度也需向下调整10°左右，然后开始按照施工要求的尺寸向里施工。在硐室的前期掘进工作和灌浆完成后，需要采用爆破推进，在控制炮眼的药量时，在硐室周围打眼少装药，钻眼的间距300mm，装量每眼不多于1/2卷，炮眼深度不小于1000mm，爆破以后根据现场硐室的成型条件，可以采用风镐补充施工，确保硐室成型达到施工标准。硐室施工的关键环节是喇叭嘴，这个位置存在硐室高差，导致顶板不在同一个岩层上。这个位置很重要，因此在施工的过程之中，为了确保施工团队的安全和施工效能的提高，这个地方更要有严格的施工要求。该区域施工完成后，继续往里推进，先按照2000mm宽度施工，待顶板支护完整后，再采用扩帮的方法来保证硐室的宽度，既要注意效率，也要注意施工速度，不能因为追求速度而忽视扩帮过程中的安全问题［2］。上文所述的导硐式施工工艺主要适用于岩层硬度系数较低的矿洞，因此保证施工过程的稳定与安全不可忽视。

3硐室施工后的经验总结

1)在双柳煤矿的硐室施工时，主要采用的是相对安全稳定的矿井导硐施工工艺。在施工的过程中需采用逐步推进的方式，分三步。第一步主要指硐室推进，采用爆破及扩帮;第二步主要指硐室的支护跟进;第三步通过注浆来加强控制顶板的稳定。这样保证整个施工的安全系数大幅上升。逐步推进的施工工艺在当下的采煤工艺中也会经常用到，双柳采煤中因为岩层硬度低而使逐层采煤的方式成为了一种比较安全的手段。每一步施工工艺都是按照实地情况而定，比如上层顶板岩层较硬就必须在推进过程中及时对两帮进行加护;扩帮后硐室的两侧都需及时加固，这也是实际环境所决定的。2)对于主硐室分前拱和后拱两部分，支护方式采用导管灌注凝固浆液来加固，来确保施工的安全系数。在硐室的前拱部分，需架设钢架，施工时锚杆、工字钢横梁、金属防护网、锁链等设备必须位于钢架栏的下方。在施工完前拱必须保证密封的情况下喷射混凝土等进行加固和灌注。前拱施工完毕后，必须对硐室的室内情况和具体数据进行详细的测量和预估，确保施工过程的准确和可靠度。方可施工后拱，要按照从外面向内部施工的原则，同时从导硐的两侧同时进行施工。3)硐室底部施工结束后，必须使用混凝土等加固材料对底部和两侧同时进行有效的临时支护，后续进行灌注加固。为了应对低硬度顶板所带来的安全问题，在施工扩帮结束后，必须及时对岩层进行第一次加固，而由于施工是在底部进行，因此，在起底之后也要及时对底部加固。4)在对硐室的采刷结束后，施工人员和相关负责人，必须及时对硐室的四周进行及时有效的灌注加固，在加固过程中要注意实效性和安全性，必须采用以下的科学标准进行加固:①灌注浆液的孔洞要保持一定的距离，这个距离以1200mm为标准;②每一次灌注浆液时，要保证深度最好在3000mm;③小号管的灌注标准深度应在5000mm最为安全，而灌注的角度应为向施工水平角度上倾斜5～7°。5)与之前施工的硐室相比，在1a内做了顶底板、巷帮移进量观测，硐室两帮由以前的800mm下降到现在200mm;顶底板由以前的650mm下降到现在130mm，起到了良好的支护效果。

4结语

在实际试验中，双柳的施工环境较为恶劣，主要原因是这里的岩层处于石炭层，岩层的硬度系数极低，而且在双柳的岩层中出现了较大的断面。这种施工环境会降低施工的安全系数，增加成本，使效益大幅降低。为了有效地规避这些安全隐患和可能的损失，采用了导硐施工工艺，大幅提升了施工效能和安全指数，为施工的成功进行提供了坚实的技术支持。

作者:高峰 单位:汾西矿业集团双柳煤矿

参考文献:

［1］熊革然．国投塔山煤矿大断面副斜井的快速施工［J］．江西煤炭科技，2013(3):22－23．

［2］刘军．塔山煤矿大断面切巷施工与支护技术［J］．山东煤炭科技，2016(3):36－37．