[淺談井底車場連接處曲墻三心拱及硐室施工工法]三新拱

發布時間:2019-08-28 01:29:26 來源: 法律文本 點擊:

  摘要:近年來,隨著煤礦采掘深度的延伸,地質條件愈發復雜,井底車場連接處斷面大、結構復雜、應力集中程度高等問題日益凸顯。   母杜柴登副井井筒連接處施工工法成為現代煤礦的設計需求。為解決井筒與井底車場連接處大斷面交岔點結構復雜、應力集中程度高等問題,提出了使用曲墻三心拱支護的設計,實施了錨網噴+錨索+工字鋼架+鋼筋混凝土聯合支護,提高了連接處主要部位的支撐能力并取得了良好的支護效果。與直墻半圓拱相比,曲墻三心拱具有斷面利用率高、受力性能較好等特點,在同樣條件下,開挖量小、省料、施工簡便、壓力分布均勻等優點明顯,適用于大跨度硐室與巷道。但在施工曲墻三心拱時存在幾何參數較復雜,碹胎制造困難,澆筑施工難等問題。
  關鍵詞:前期礦井建設掘進深度與寬度;施工條件與方案質量管理
  中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A
  引言:本工法將設計復雜的曲墻以軌面水平為分割線進行分段施工,不僅降低了碹胎的加工難度,同時可采取類直墻半圓拱施工工法施工,既降低了施工難度,又保證了施工質量。實踐證明,本工法在母杜柴登副井井筒馬頭門施工中具有良好的經濟效益和安全使用價值。
  1.工程概況
  母杜柴登副井馬頭門為南、北雙翼布置,全長為30m,北翼長10m(從井筒中心算起為14.7m),南翼長20m(從井筒中心算起為24.7m),底板絕對高程+636.77m,工程量為掘進體積1143m3,支護砼量424.4m3。
  馬頭門開口處頂板設計為斜面變平面形狀,斜面長度均為5m,每向內進1m拱基下降160mm,井筒相連處凈頂板最高為+5.5m,凈頂板最低為+4.7m,馬頭門凈寬7m,馬頭門巷中線與井筒十字線重合。
  馬頭門支護采用錨網噴+錨索+鋼筋+礦用11#工字鋼混凝土聯合支護形式,噴射砼等級為C25,噴厚100mm。鋼筋混凝土支護厚度為1000mm,砼等級為C60。
  2.施工前的準備工作
  2.1內壁模板驗收:內壁所用的1.2m高的組合模板,在地面組裝經建設、監理單位現場人員驗收合格后,才能下井使用。
  2.2形成臨時盤:待井底鍋底、整體澆注段施工完畢后,將已加工好臨時盤下放到井底進行組裝,然后用四個模板繩將臨時盤懸掛在吊盤下,臨時盤與吊盤距離保持在14.4m左右。
  2.3改造吊盤:外壁施工時吊盤直徑為11.2m,內壁直徑為9.4m無法適應內壁施工在下層盤立模的需要,因此內壁施工時,把下層盤多余合葉去掉,將吊盤直徑縮小到9.2m。
  2.4溜灰系統的改造:將吊盤下層盤的分灰器,均勻安設到吊盤中層盤,通過五根Φ160mm鋼絲膠管,將攪拌好的混凝土放入立好的模板內。
  2.5加強攪拌系統:井口布置的兩臺JS-1000型攪拌機,一臺PLY-1200電子自動計量上料系統,不能滿足內壁施工需要。因此在井口增加了一臺JS-1000型攪拌機和一臺PLY-1200電子自動計量上料系統。
   3.施工條件
  馬頭門位于煤層中,該煤層為條痕褐黑色,條帶狀結構,層狀結構,煤成份主要是暗煤,其次是絲煤。根據《母杜柴登礦副井井筒水文地質條件分析》,對該煤層水文地質情況預測,煤層有3.66m3/h的涌水。
  4.施工方案
  4.1 南、北馬頭門開口部位因外壁施工時設計院未及時提供圖紙,預留素混凝土井壁,待井筒掘砌井底清底斜巷及水窩澆注施工完畢后,提盤至馬頭門位置施工兩側馬頭門。
  4.2 施工工序:馬頭門巷道掘進→臨時支護→綁扎鋼筋→立模澆注混凝土。
  4.3 施工順序:北側馬頭門先施工,后施工南側馬頭門;分區分段施工,掘進一段臨時支護一段;根據圍巖情況,如圍巖破碎就及時支護,采用短掘短砌;如圍巖穩定,就將馬頭門臨時支護后(北側34.6m,南側12.7m),綁扎鋼筋,立模澆筑。
  5.施工方法
  馬頭門施工工藝流程為:
  5.1南、北側同時探水,利用工作盤布置鉆機,在馬頭門掘進斷面位置布置探孔,先施工孔口管,然后進行鉆探作業。
  5.2南、北側井壁同時破除,為保護東西兩側永久井壁,井壁破除采用采用多打眼、少裝藥、放小炮松動爆破方式。松動爆破高度控制為1.8m,眼深為1.6m,單位巖體炸藥消耗量控制在0.8kg/m3,炮眼布置周邊眼眼距為200mm,其他眼距為400mm,圈距為500mm;起爆采用毫秒延期電雷管。
  5.3南、北側馬頭門分層掘進及錨網索噴支護,錨桿采用Φ18mm×2100mm樹脂錨桿,托板采用150×150×10mm碟型托板,螺帽采用20mm螺帽,采用一只Z2360中速藥卷和一只K2335快速藥卷錨固,錨桿間排距為800×800mm,三花布置,錨桿托板外露50mm,網片采用φ6mm盤圓金屬網,網格為100×100mm,網幅為2000×1000mm,每片網之間搭接采用18號鐵絲綁扎,全斷面錨網支護。
  頂部支護,采用φ15.24mm鋼絞線,長度為6.3m,錨深為6m,每排/3m,每排3根,托板采用200×200×8mm碟型托板,均采用一只K2335和兩只Z2360樹脂藥卷,配套鎖具緊固錨索。
  采用C25砼進行全斷面噴漿支護,噴厚為100mm。噴射砼配合比:水泥采用蒙西P.042.5普硅水泥,碎石:5~10mm包頭碎石做粗骨料,砂:杭錦產的黃砂,水泥:黃砂:碎石=1:2:2,速凝劑摻量為水泥用量5~10%。
  5.4搖臺基礎掘進及綁扎鋼筋:按設計斷面掘出搖臺的輪廓,然后按要求進行綁扎鋼筋,搖臺的豎、橫鋼筋均為Ф20。
  5.5馬頭門綁扎鋼筋及工字鋼架梁組立→組立井筒內組合模板:馬頭門南、北采用臨時支護施工各10m后,可進行鋼筋綁扎(南、北各5m為鋼筋砼支護),外側鋼筋綁扎好固定牢固后,進行組裝鋼架梁,組裝鋼架梁均采用焊接連接,每架間距800mm,采用Ф25鋼筋焊接,每架之間連接不得少于7個點,焊接必須達到要求,鋼架固定完畢后綁扎內層鋼筋。然后組裝馬頭門碹拱,加固完畢后再組裝井筒內模板。
  5.6加固模板:井筒內模板和馬頭門碹拱組裝完畢后,再依次逐個進行加固好,確保在澆砼時,杜絕跑模現象。
  5.7馬頭門砼澆筑、拆模、養護:澆注混凝土時對稱下灰,每澆300mm,進行振搗一次。馬頭門澆砼完畢后,24小時后拆模,拆模后進行灑水養擴。
  6.質量控制
  本工法嚴格按《煤礦井巷工程質量檢驗評定標準》、《煤礦安裝工程質量檢驗評定標準》和《礦山井巷工程施工及驗收規范》及有關標準、規范施工。待井筒內模板和馬頭門碹拱組裝后,由監理、建設、施工單位三方共同對馬頭門的掘進、鋼筋、模板進行整體驗收,馬頭門的混凝土澆筑整個過程由監理、建設單位共同監控。
  馬頭門模板拆除后,由監理、建設、施工單位共同對馬頭門進行整體驗收。驗收結果評定為優良。
  7.效益分析
  本工法在掘進時采用下行施工法,將馬頭門巷道分成三部分,解決了頂部打眼難的問題,保證了光爆措施的順利進行,加快了掘進速度。
  本工法在澆筑混凝土時,采取將曲墻三心拱型巷道分為兩部(軌道水平面以上、下)澆筑,將軌面以下部分一次澆注成型,再從軌面部分立拱澆筑上部結構,即澆筑方式采用原直墻半圓拱巷道施工方式。此法解決了原曲墻三心拱整體碹胎組立難、加固難、建筑鋼模板在反底拱底部使用難以及人員在內部難以施工等一系列問題。
  在母杜柴登副井井底車場連接處施工中,該項革新充分發揮了積極作用,一致認為該工法操作簡單,性能可靠,經濟實用,不但減輕勞動強度,而且提高了工作效率,每天可減少人工6~8人次,每循環可以提前2~3小時,為項目部創造了280萬元經濟效益,很值得在立井井底車場連接處施工中推廣。
  8.結語
  中煤第五建設有限公司第四十九工程處副井井筒采用本工法,馬頭門及相關硐室2010年12月10日開始施工,到2011年2月16日全部完成。管子道開口3m,施工了10天;清理斜巷開口3m,施工了7天;歷時58天。(期間接到建設單位通知要求我施工單位于2011年2月1日16:00時――2011年2月8日8:00時停產,影響我單位施工7天)完成工程造價953萬元。
   由于嚴格按照標準施工,不僅提高了井底車場連接處巷道成形的施工質量,實現了優質、高效、安全施工的目標,并且取得了良好的效益,提高了我項目部的聲譽;而且工程質量全優,受到了伊化礦業資源有限責任有限公司和煤炭工業沈陽設計研究院有限公司的高度評價。
  參考文獻:
  [1]劉靜 淺析立井井筒的快速施工 科技創新導報2009(24)
  [2]寧德春. 礦井建設項目安全事故機理與控制研究[D]. 中國礦業大學 2009
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