弱胶结富水围岩煤仓施工工序优化和防渗漏水工艺实践_缪永.pdf

65徐矿集团哈密能源有限公司大南湖矿区西区五号矿井，位于新疆哈密市南吐哈煤田大南湖矿区西区东部，南湖乡境内，隶属哈密市管辖，距哈密市 81km。设计生产能力为 400 万 t/a，主采 18、19、22 和 25 煤。矿井当前主要采掘活动集中在+170m 水平，必须尽快完成+170m 煤仓的施工，以解决+170m 水平四盘区采区运输问题。根据采掘接续计划，要求煤仓在 40 内天完成，任务重时间紧，为此结合实际进一步优化各道工序来提高工效，提出自落式模板来优化和改进施工工艺。并采取有效措施，防止煤仓井壁发生渗漏水。弱胶结富水围岩煤仓施工工序优化和防渗漏水工艺实践缪 永，闫 阳，张旭鹏，马进武（徐州矿物集团有限公司 哈密能源公司，新疆 哈密 869009）摘 要：徐矿集团哈密大南湖五号井+170m 水平煤仓垂高 32.12m，煤仓仓体穿过多个煤层，围岩胶结性差，较破碎；煤层硬度低，裂隙及节理发育。煤仓范围内发育一层砂岩中粗砾岩孔隙含水层，孔隙水将沿锚索孔和锚索流出，对粉砂岩形成泥化作用，易造成围岩破碎、冒落，对井壁支护影响较大。因此，如何在煤仓施工中采取综合施工工序和工艺，保证煤仓施工进度，解决好井壁的出水、渗水、漏水、淋水等问题是煤仓施工过程中非常重要的技术环节，也是目前在煤仓施工中需要探讨解决的关键技术问题。关键词：优化工序；遮挡堵水；成本节约中图分类号：TD82-9 文献标识码：B 文章编号：1671-3974（2023）01-0065-03Optimization of Construction Process of Coal Bunker with Weakly Consolidated Water-Rich Surrounding Rock and Technology Practice of Water Leakage PreventionMiao Yong,Yan Yang,Zhang Xupeng,Ma Jinwu（Hami Energy Co.,Ltd.,Xuzhou Mining Group,Hami Xinjiang 869009,China)Abstract:The+170m horizontal coal bunker in Hami Dananhu No.5 Mine of Xuzhou Mining Group is 32.12m high.The coal bunker body passes through several coal seams,and the surrounding rock has poor cementation and is broken,with low hardness of coal seam,crack and joint development.A layer of coarse conglomerate pore aquifer in sandstone is developed within the range of coal bunker,and the pore water will flow out along the anchor cable hole and anchor cable,which will form argillization effect on siltstone,easily cause surrounding rock breakage and caving,and have a great influence on shaft wall support.Therefore,how to adopt the comprehensive construction process and technology in the construction of coal bunker,ensure the construction progress of coal bunker,and solve the problems of water discharge,water seepage,water leakage and water leaching from the shaft wall are very important technical links,but also the key technical problem to be solved in the construction process of coal bunker.Key words:optimization process;blocking water;cost savings1 工程概况+170m 煤仓位于主斜井下口 Z12 点、+170m 水平泵房南侧，煤仓穿层层位 21 煤和 25 煤之间，煤岩层倾角在 2 6之间，岩性为砂质泥岩和粉砂岩互层、中粒砂岩,砂质泥岩为浅灰色，厚层状，砂泥质结构，断口平坦，见植物叶片化石、斜滑面、擦痕，夹粗砂岩层；粉砂岩为深灰色，粉砂质，分选不均，夹细砂岩层，含较多炭屑，植物叶片状化石，夹煤线，泥质胶结，较破碎；煤层颜色呈黑褐黑色，煤层硬度f=23，呈块状，具均一状及条带状结构，煤层光泽暗淡，多呈弱沥青光收稿日期:2022-11-9作者简介:缪永（1975-），男，大学，徐州矿务集团有限公司哈密能源公司高级工程师，研究方向：井工煤矿开采技术研究与设计，巷道支护 设计和工艺。河北能源职业技术学院学报Journal of Hebei Energy College of Vocation and Technology 第 1 期（总90 期）2023 年 3 月No.1（Sum.90）Mar.202366缪永，闫阳，张旭鹏，马进武，弱胶结富水围岩煤仓施工工序优化和防渗漏水工艺实践泽沥青光泽，条痕褐黑色，具贝壳状及平坦状断口，裂隙及节理发育。巷道名称荒断面净断面直径（m）高（m）面积（）直径（m）高（m）面积（）上仓口段-、-6.51.533.185.51.523.76主仓体段-6.125.8229.235.525.8223.76下仓口段-6.54.819.725.54.812.78煤仓中心位于反井钻孔中向西侧平移 0.5m 处，上口位于+220m 运输石门中标高+224.25m，下口位于主斜井中标高+192.13m。该煤仓是+170m 水平四盘区大巷开拓以及 2202 首采工作面顺槽掘进出煤矸的重要转载点，直接影响到矿井年度生产计划和接续。煤仓综合柱状示意如图 1 所示。2 技术参数煤仓设计垂深 32.12m，周长 19.2m，仓体荒径为6.1m、净径为 5.5m，砌筑厚度为 300mm。掘进采用人工风镐挖掘，岩土松软部分使用锚网索加固，仓口与仓底各 1.5m，使用双层钢筋混凝土浇筑，厚度 500mm；混凝土按 C30 比例配比。煤仓主体部分 25.82m，双层钢筋混凝土浇筑，厚度 300mm，漏斗 3.3m，里面铺设 15kg/m 轨道防撞，混凝土浇筑。采用锚杆、网、梁（如遇岩石松软时喷浆封闭）钢筋砼浇筑联合支护，锚杆采用 202200，间排距 9501000mm。金表 1 巷道断面参数表属网采用 6mm，20001000mm 点焊平网；12mm 圆钢加工的梯子梁，全断面穿锚杆压网使用。锚索采用18.95300mm，间排距 36002000mm，施工的锚索倾角与水平角不得超过 15。断面参数如表 1 所示。3 施工工序方案和工艺3.1 传统施工工序刷扩煤仓仓体检查仓体规格尺寸挂网打锚杆支护（一循环 2.4m）扎钢筋下模板稳模板浇筑混凝土洒水养护拆除模板（提升至小井上口存放）开始下一循环刷扩，按照上述工序施工一个循环需要8 个小班能够完成，这样计算煤仓主体需要 32 天才能完成，不包含煤仓锁扣施工和封口盘施工工期。3.2 优化后施工工序刷扩煤仓仓体检查仓体规格尺寸挂网打锚杆支护（一循环 2.4m）扎钢筋自行下落（稳）模板浇筑混凝土洒水养护开始下一循环刷扩，按照上述工序施工一个循环需要 6 个小班能够完成，这样计算煤仓主体需要 24 天完成（不包含煤仓锁扣施工和封口盘施工工期），比传统提前 8 天完成煤仓主体施工。3.3 施工工艺（1）煤仓已采用反井钻机在煤仓中心位置钻出1个1.2m 溜矸孔，将煤仓上下硐室贯通。煤仓仓体掘进施工采用MWD6/0.3L防爆型旋转挖掘机炮锤破岩、人工铁锹配合风镐掘进至设计规格，挖掘机挖掘碴土攉入溜矸孔，矸石通过溜矸孔滑到煤仓下口150胶带输送机出矸。（2）煤仓上口钢筋砼砌筑施工，施工由下向上进行。上下物料采用仓顶硐室安装8t回柱绞车连接吊桶起吊，起吊点在煤仓中心仓顶硐室顶板打设锚索固定，用不小于 10t 的铁三环连接做吊挂点，并悬挂副绳作为保险装置，用不小于 10t 导向滑轮做为导向吊点滑轮，绞车钢丝绳规格为 18.5mm。吊桶做为容积承载物料。（3）搅拌方式采用井下搅拌机搅拌，混凝土利用搅拌机搅拌后放入溜灰罐经 159mm 弹簧溜灰管下放到井下后，利用分灰器溜入模板内。砼浇注应分层对称进行，浇注层厚不超过 300mm，砼浇注应连续进行，间歇时间不超过 5 小时。采用震捣器振捣，捣固工作应有专人负责。振捣时，振捣器要离开模板 5070mm，并应插入下层 50 100mm，每次移动距离 300 350mm，震捣砼表面出浆。正常情况一个循环进尺 2.4 米(2 硂，每硂1.2米)，根据实际岩层破碎程度可缩短循环进尺。每一循环掘进浇筑完工待混凝土初步凝固后，可拆模往下进行下一循环作业。（4）煤仓椎体及漏煤嘴，椎体高度 3.464m，漏煤嘴高度 0.4m，锚网临时支护+双层钢筋混凝土+轨道支护，钢筋及轨道与下浇筑段连成整体，浇筑时整体浇筑。该段刷扩完成后安设钢梁并在给煤机硐室用脚手架搭设工作平台，在平台上进行钢筋绑扎、铺轨道、支模板等各项工作，漏煤嘴处模板需安设外模，外模与给煤图 1 煤仓综合柱状示意图67机硐室及煤仓连接处要封堵严密，固定牢靠，防止漏浆。（5）立井接茬通过模板上端的小口向井壁内的空隙封填混凝土和水泥砂浆，并通过振动棒振捣密实。施工顺序：缪永，闫阳，张旭鹏，马进武，弱胶结富水围岩煤仓施工工序优化和防渗漏水工艺实践12张荣立，何伟，等.采矿设计手册M.北京：煤炭工业出版社，2003.张润生.嵩山煤矿井底煤仓优化设计与施工 J.中州煤炭，2010（1）：66-67.煤仓上口回柱绞车安装、起吊设施安装等煤仓上口掘砌仓身掘进及砌筑施工给煤机硐室梁、板及煤仓下口分煤器、溜煤口等施工。煤仓浇筑示意如图2所示。4 仓壁防渗漏水方案煤仓每向下掘进达到一循环需浇筑时，绑扎钢筋，下放模板、立模，校模。在最底层模板内，填充斜度为 45的矸石及黄沙，预留高度不小于 200mm，然后放置模板。（浇筑循环段接口要用风镐打毛）。循环段接茬模板呈 45倾角，先以其中心线，在接茬段采用阻燃旧风筒（2.4m）上下各 1.2m 在井壁全断面铺设且紧靠井壁，再进行浇筑，对煤仓岩壁小范围的渗淋水，可图 2 煤仓浇筑示意图以有效遮挡。同步在接茬处预安装防水胶带，防水胶带距岩壁 300mm，紧贴模板，上下外露不小于 200mm，以便下一循环浇筑时堵塞接茬缝，防止接茬缝处受压出、漏水。5 经济、安全指标5.1 直接经济效益经测算，煤仓施工平均每天投入42个工，提前8天完成施工，共计428=336工，按当前矿井的人工成本每个工240元计算，则节约人工费用336240=80640元。5.2 安全风险方面优化后工序，减少了模板拆除和提升这一道工序，大大降低安全风险，同时也降低了现场作业人员的劳动强度，提高施工进度。6 结语采区煤仓是储存和运输煤炭的枢纽工程，其施工工期的长短会直接影响到采掘作业的进度和生产接续，因排矸不畅影响掘进进度，会造成接续失衡。而煤仓井壁的防渗漏水是煤仓施工中非常重要的一个环节，若煤仓的防水效果不好，在生产过程中往往会造成煤仓积水，埋下事故隐患，直接影响安全生产，甚至在处理过程中发生重大的煤水溃出事故。针对围岩