關(guān)于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

摘要：通過對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)計研究院提供的設(shè)計資料，白龍煤礦370水平防水閘門硐室設(shè)計為雙門硐室，斷面為直墻半圓拱斷面。采用錨網(wǎng)噴鋼梁砼聯(lián)合支護。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，最大掘進高度6.313m，掘進斷面54.66m²。掘進總體積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，還要考慮便于水閘門封閉和管理。根據(jù)白龍煤礦實際情況，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)計斷面進行擴刷，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刷，既不利于施工的安全，又不利于硐室的支護，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重要課題。經(jīng)過研究論證，決定采用上、下臺階（以操作平臺為界），分兩個區(qū)段擴刷的方式施工，每個區(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)計尺寸落底。這樣即保證了施工的安全，又有利于支護技術(shù)的實施和施工人員的操作。首先，采用光爆法施工第一個區(qū)段3.5m的上臺階。在原巷道正頂開槽口，以槽口為中心向兩側(cè)逐次由上而下擴刷施工，施工1m，支護1m，嚴禁空頂作業(yè)。開槽口時，采用淺眼爆破法對原巷道的噴層進行刷擴，以保證減小對圍巖的震動。其次再施工下臺階，下臺階的施工相對容易，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。施工時炮眼布置要按設(shè)計輪廓線布置，炮眼底距設(shè)計輪廓線300mm，淺打眼、放小炮，欠挖處用風(fēng)鎬剔夠設(shè)計尺寸。經(jīng)過上臺階的施工，硐室第一區(qū)段的拱部、幫部已全部施工完。施工完的區(qū)段保證達到設(shè)計要求，支護齊全后。開始進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)計尺寸，用錨桿按間排距800mm對底板錨固，并及時用混凝土鋪底。第一區(qū)段的一次支護（臨時支護）全部結(jié)束后，開始立模、澆注混凝土（永久支護），待澆注好的混凝土凝固3—4天后，按第一區(qū)段的施工方式進行第二區(qū)段的施工。

在施工第二區(qū)段的硐室主體段時，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，針對冒落段采用板梁配合鋼管進行構(gòu)頂實施維護。然后用混凝土進行充填，達到了設(shè)計要求。

2、硐室支護參數(shù)

（1）一次支護（臨時支護）

一次支護采用錨網(wǎng)噴支護，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

永久支護采用鋼梁砼支護，壁厚500mm，混凝土標(biāo)號為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，編號下井，對號入座聯(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度、密實，使用機械振動棒搗固。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，并使用機械振動棒搗固。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，對號組裝，按中、腰線對正、找平，輔立柱和撐木固定牢。為了保證連續(xù)澆注混凝土，采用機械攪拌、送料。為防止分段后混凝土向下流動，用臨時模板阻隔，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，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28d。其結(jié)果均能滿足設(shè)計要求。

      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)這項技術(shù)在集團公司內(nèi)多個礦區(qū)防治水方面得到推廣應(yīng)用，避免了許多水害對礦井安全生產(chǎn)的威脅，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和社會效益。并取得成功，這對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。