ABSTRACT

The connection of Xinhu coal mine sub-shaft and −960 m yard at the Matoumen Gate has large ground pressure, support forms are more complex, construction work face is narrow, the degree of mechanization is low, safety risk coefficient is high, the process conversion is frequent, and quality control is a difficult point in construction. The construction units are carefully organized and carefully constructed to achieve the construction goals of excellent quality and safety without accidents.

Keywords:Kilometers of Sub-Wells, Horsehead Gate, Construction Technology

信湖煤矿千米副立井−960 m马头门施工技术

孟献堂，魏金山

中煤矿山建设集团三十工程处，安徽 宿州

收稿日期：2018年12月26日；录用日期：2019年1月16日；发布日期：2019年1月23日

摘 要

信湖煤矿副井井筒与−960 m车场连接处马头门，地压大，支护形式较为复杂，施工工作面狭窄，机械化程度低，安全风险系数较高，工序转换频繁，质量控制是施工的难点。施工单位认真组织，精心施工，达到了质量优良、安全无事故的施工目标。

关键词 :千米副立井，马头门，施工技术

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1. 工程概况

1.1. 工程概述

信湖煤矿是安徽省发改委批准的重点煤矿建设项目，由合肥设计研究院设计，设计生产能力为300万吨/年，立井开拓，在中央区工业场地内布置主、副、风三个井筒。由淮北矿业集团和安徽省煤田地质局合资建设。

矿井位于涡阳县花沟镇境内，东距涡阳县城14 km，交通便利。

主井、副井和风井三个井筒位于同一工业广场内，工业广场地势平坦，自然地面标高+31.4 m。

信湖煤矿副井全深1035 m，井底车场标高为−960 m。井筒与−960 m车场连接处，轨面相对标高±0.000 (绝对标高为−960 m)，顶板相对标高+9.95 m，净宽7.5 m。井筒及连接处外层为锚网、索、喷临时支护，内层双层钢筋混凝土结构，加固段井壁厚度为850 mm，混凝土强度等级为C50。配筋形式为：环向筋Φ22@200 mm、纵筋Φ20@200 mm；底拱钢筋：环筋Φ20@200 mm、水平筋Φ18@200 mm。

1.2. 工程技术特征及工程量

马头门连接处巷道中心线为井筒中线偏西250 mm，从井筒中心算起南侧长40.757 m，北侧长28.738 m。其中1-1断面北侧长2 m，南侧长2 m，净高9.95/8.95 m；2-2断面长12.05 m，净高6.91 m。

连接处计划与井筒同时施工段：南侧掘进9.5 m,浇筑8.41 m (与东、西两个信号控制硐室整体浇筑)，北侧掘进8.5 m,浇筑5 m。

连接处断面均为半圆拱结构，拱高3.75 m，净宽7.5 m，临时支护喷浆厚度100 mm，壁厚850 mm。连接处要求用锚网喷支护，锚杆为Ф22钢筋等强锚杆，L = 2500 mm，锚杆按梅花形状布置，锚杆间排距为800 mm × 800 mm。详见图1、图2。

1.3. 地质及水文地质情况

根据《信湖副井井筒检查孔地质报告》，−960 m车场连接处顶部处于砂岩中，致密，垂直裂隙发育。

2. 施工方案

2.1. 马头门与井筒相关部分施工方案

井筒掘砌到马头门顶板上口2.0 m (标高−950.5 m)停止永久支护，继续向下掘进至马头门顶板荒径上口(标高−951.93 m)，锚网喷支护好后，继续向下掘进。马头门与井筒一并掘进的同时，井筒超前马头门一个段高4 m，作为临时矸石仓和水窝，以便储存马头门放炮崩落的矸石。最后井筒掘至−966.45 m，待扎筋、立模板结束后自下而上整体浇注 [1] 。

2.2. 马头门施工方案

随着井筒掘进的下行，先将马头门拱部锚、网、喷、锚索支护完毕再继续施工墙部直至将反底拱和摇台基础一并掘出。考虑马头门设计工程特点及保证浇注混凝土的充填密实性，计划将北侧马头门从井筒中心线向北掘进10.0 m，浇注长度为井筒中心线向北8.55 m；计划将南侧马头门从井筒中心线向南掘进至12.0 m，浇注长度为井筒中心线向南10.5 m。南侧马头门的两个信号操作硐室一并掘出。

马头门内信号操作硐室掘进、支护及碹骨安装同马头门一并施工，马头门连接处与井筒部分一起浇灌混凝土永久支护，永久支护采用整体金属模板拉模施工，高度14.3 m

图1. 1-1断面图

图2. 2-2断面图

3. 施工方法

3.1. 掘进

1) 采用钻爆法施工：YT-29型凿岩机打眼，Φ22 × 2200 mm六角中空钢钎配Φ42 mm“一”字形钻头打眼，装药选用煤矿许用二级水胶炸药，规格Φ29 × 430 mm，雷管选用煤矿许用毫秒延期电雷管，串/并联正向装药爆破 [2] 。

2) −960 m车场连接处拱部在打眼前，由当班技术员，按照巷道中心线和标高点用红漆画出巷道掘进荒径轮廓线，打眼工严格按照掘进荒径轮廓线控制好角度进行打眼；炮后同样由当班技术员进行检查，按设计尺寸检查掘进荒径是否满足设计要求，不够之处用风镐刷够，然后进行临时支护 [3] 。

3) 硐室开门炮，采用打浅眼、多打眼、少装药的原则进行爆破，尽量减少放炮对岩石的震动，炮眼深度控制在1.5 m以内，周边眼间距控制在300~350 mm之内，装药量减半 [2] 。

为方便倒矸，马头门墙部眼采用竖直向下打眼，眼深2.0 m。间排距0.7~1.0 m，孔间距400~600 mm。矸石放炮后大部分直接崩入井筒内。

3.2. 出矸

−960 m车场连接处出矸采用人工配合耙矸机、抓岩机出矸。放炮前将井筒内矸石出到低于马头门施工水平2~3 m，放炮后矸石自然落入井筒水窝内，剩余矸石用人力、耙矸机、抓岩机扒入井筒内。中心回转抓岩机抓岩装罐，利用井筒施工期间的提升排矸系统排矸。后期井筒施工完毕后，再施工马头门时采用P−90B (45 kw)型耙矸机出矸。

3.3. 一次支护

1) −960 m车场连接处顶部处于砂岩、底部处于泥岩中，支护范围为井筒−945~−964.8 m，马头门拱部、墙部和底拱。马头门拱部掘进尺寸满足设计要求后，用锚杆、锚索、网片及喷浆作为支护，喷浆厚度70 mm。

2) 锚杆参数：井筒为：Ø22 × 2500 mm左旋无纵筋高强树脂锚杆，间排距800 mm × 800 mm，梅花状布置，每根锚杆使用2卷Z2550型树脂锚固剂。网片的规格：2000 × 1000 mm，网格100 × 100 mm，Ф6钢筋焊接，压茬不小于100 mm，用18^#铁丝绑扎。锚杆托盘规格为150 × 150 mm，用10 mm厚的钢板压制成碟状，方形。

锚索参数：锚索采用高强度低松弛预应力钢绞线，直径17.8 mm，长度为7000 mm，锚索间排距为2.4 m，每根锚索使用“1快2中”共三支树脂锚固剂(1支K2550、2支Z2550)。锚索托盘规格为300 × 300 mm，用15 mm厚钢板加工 [4] 。

3.4. 钢筋绑扎

−960 m车场连接处拱部，墙部掘进和临时支护完即进行钢筋绑扎。依据由地面向井下传递的井筒十字线和标高控制点，分别在两迎头工作面打上固定的木桩，并钉上铁钉，标定出巷道中心线和−960 m车场连接处底板上1 m腰线，依据巷道中心线和腰线绑扎钢筋。

3.5. 立模及混凝土浇灌二次支护

马头门及井筒连接部永久支护采用整体金属模板施工法，采用由−964.8 m向上拉模施工。施工时，先浇筑到−962.45 m位置，混凝土凝固后在−962.45 m混凝土面上组装摇台基础模板和1^#、2^#、3^#碹骨骨腿，北侧模板高度2.04 m (−962.45~−960.41m)，南侧模板高度1.65 m (−962.45~−960.80m)，待模板组装完毕后，摇台基础和北侧3-3断面以及南侧5-5断面反底拱整体浇筑与模板上口一平。

当北侧−960.41 m和南侧−960.80 m混凝土凝固后，按地面加工碹骨顺序编号下放碹骨和脚手架，北侧组装4^#、5^#碹骨，南侧组装4^#、5^#、6^#碹骨，再进行向上提模施工。

马头门及井筒连接部永久支护采用整体金属模板施工法，高度14.3 m，从标高−950.5～−964.8 m，分5次施工。

1) 第一模2.35 m (−964.8～−962.45 m)

2) 第二模2.04 m (−962.45～−960.41 m)。

3) 第三模3.6 m (−960.41～−956.81 m)。

4) 第四模3.2 m (−956.81～−953.61 m)。

5) 第五模3.11 m (−953.61～−950.5 m)。

马头门碹股采用[₁₆槽钢加工,北侧布置5架、南侧布置6架,碹骨间距1.2 m；碹股之间的拉钩使用40的角铁，支撑杆使用3寸Ф76 mm管子连接。

稳设碹股时,先按中、腰线稳设碹骨腿,为防止浇筑砼时碹骨腿位移,每根碹骨腿上打设4根φ22 × 2500 mm锚杆固定碹股腿，之后架设拱部碹骨。

碹骨稳设结束后,立模板、浇筑混凝土。混凝土强度等级C50，浇灌混凝土时要垂直、对称入模，下料要均匀，连续分层浇灌，层厚300 mm，以保证模板稳定。

要随浇随捣，用振捣器将混凝土捣实，捣固方式慢插慢拔，且震动时间不得小于30 s，杜绝蜂窝、麻面，以保证井壁质量 [5] 。

对接茬施工应严格要求，在浇注接茬时，边浇边捣固，保证混凝土饱满、接茬严密。

4. 结束语

信湖煤矿副井及井筒连接处等相关硐室，采用锚索支护技术配合锚网喷进行一次支护，有效地控制了围岩的稳定性，既加大了施工段高，加快施工进度，又避免了硐室及相关井筒第一分层钢筋砼支护帽下沉，确保了工程质量和施工安全，为预应力锚索支护在围岩破碎的特大硐室中应用积累了成功的经验。

文章引用

孟献堂,魏金山. 信湖煤矿千米副立井-960 m马头门施工技术
Xinhu Coal Mine Kilometers Deputy Well -960 m Matoumen Construction Technology[J]. 矿山工程, 2019, 07(01): 64-68. https://doi.org/10.12677/ME.2019.71010

参考文献