七采区煤仓仓壁分段式支护技术研究及应用

张长运 赵俊山 周猛猛

（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东 菏泽 274705）

1 概况

为提高赵楼煤矿七采区主运输系统可靠性、连续性，提高开机率，充分发挥大功率回采设备的工作能力，结合七采区方案设计要求，在七采区胶带巷上、下连接处设计施工七采区煤仓。考虑到已完成的1#～4#煤仓上下口及井壁均为砌碹结构，施工工期长，等待混凝土凝固期间易造成窝工怠工，砌碹模具加工工作量大，可循环复用性差，煤仓下口跨度大，下口顶板及帮部变形量大等缺点，对七采区煤仓施工设计方案进行系统优化，并根据施工过程中出现的问题及时修改施工方案，确保七采区煤仓施工的安全高效、经济节约。

七采区煤仓自七采区胶带巷下段底板开始垂直向下施工，将依次揭露：粉砂岩，黑灰色，厚层状，质硬，厚度1.25 m，f=6～7；细砂岩，灰色，硅质胶结，坚硬，厚度0.5 m，f=7～8；粉砂岩，深灰色，裂隙发育，方解石脉充填，厚度1.5 m，f=6～7；泥岩，黑灰色，质密，性脆，易碎，厚度2.38 m，f=3～4；煤（3上①），块状，半光亮型煤，厚度1.09 m，f=2～3；泥岩，深灰色，成块状，易碎，厚度1.17 m，f=3～4；粉砂岩，深灰色，质密，性脆，厚度1.18 m，f=6～7；粉细砂岩互层，水平层理，局部含亮煤透镜体，厚度2 m，f=6～8；泥岩，黑色，致密，性脆，质轻，厚度1.33 m，f=3～4。

2 支护设计

2.1 设计断面

（1）上锁口段。煤仓上锁口段施工深2 m，净断面直径7.0 m，毛断面直径8.0 m，S毛=50.3 m2，S净=38.5 m2，砌碹厚度500 mm。

（2）仓体段。煤仓仓体段施工深8.43 m，净断面直径7.0 m，毛断面直径7.4 m，S毛=43 m2，S净=38.5 m2，喷厚200 mm。

（3）下锁口段。煤仓下锁口段施工深1.93 m，宽为6.4 m，S毛=36.5 m2，S净=27.54 m2，两帮砌碹厚度为500 mm。

七采区煤仓施工剖面图如图1。

图1 七采区煤仓施工剖面图（mm）

2.2 永久支护

（1）上锁口段。上锁口段采用锚网和浇筑混凝土联合支护，如图2。采用Φ20 mm×2500 mm的KMG500 无纵肋螺纹钢锚杆支护，锚杆间排距为400 mm×400 mm，锚杆外露长度为400 mm，铺设单层钢筋网，规格为2040 mm×1080 mm，钢筋网搭接长度1 个网格（120 mm），搭接后两侧采用12#铁丝联扣，每格联1 扣，每扣扭结不小于2.5 圈。

图2 七采区煤仓上锁口支护图（mm）

现浇混凝土强度等级C30，上锁口段浇筑混凝土厚度为500 mm。浇筑时在外露锚杆上竖向捆绑扎钢筋两层，两层间距300 mm，钢筋距模板不大于100 mm，不小于30 mm。钢筋采用Φ20 mm×2000 mm 全螺纹废旧锚杆捆扎组成，捆扎用扎丝为双股12#铁丝，间距为150 mm。

（2）仓体段。仓体正常段为锚网喷支护方式，如图3，锚杆间排距均为700 mm×700 mm，铺设两层钢筋网，两层钢筋网间距100 mm，用螺帽和帮牌进行固定。锚索间排距1400 mm×1400 mm，锚索外露长度为100～150 mm，喷射混凝土等级为C20，喷厚200 mm。

图3 七采区煤仓仓体支护图（mm）

（3）下锁口段。顶部采用锚网喷支护方式，如图4，顶部密排工字钢之外区域两侧各施工一排锚索钢带，锚索间距1200 mm，仓体周围顶板锚杆间排距800 mm×800 mm；帮部采用锚网和浇筑混凝土联合支护，锚杆间排距均为800 mm×800 mm，锚索间排距1200 mm×1600 mm，现浇混凝土强度等级C30，下锁口段浇筑混凝土厚度500 mm。

图4 七采区煤仓下锁口段支护图

（4）特殊支护。当遇到仓身围岩裂隙发育、稳定较差、易造成围岩片落及锚杆、锚索不易施工时，可先对仓身进行C20 喷射混凝土初喷，初喷厚度50～100 mm，然后再进行锚网索支护，锚索采用Φ22 mm×6200 mm 高强度低松弛预应力钢绞线进行支护，以有效控制仓身片帮。

3 工艺流程及技术要点

3.1 主要施工内容及施工顺序

① 施工准备：安装人员、物料提升装置；双速绞车安装；风机安装；安设栅栏及巷道铺底。② 煤仓上锁口段掘进、浇筑混凝土。③ 煤仓仓体段掘进、喷浆。④ 煤仓下锁口段掘进。⑤ 两帮扩刷浇筑及伸缩缸壁龛施工。⑥ 煤仓下锁口钢梁安装，浇筑防砸平台混凝土。⑦ 煤仓上口梁安装及浇筑混凝土。⑧ 回收物料及设备回撤。

3.2 技术要点

（1）对原七采胶带巷上段部分巷道进行挑顶扩帮改造，作为煤仓下口给煤机硐室，节约了井巷工程量，加快了施工进度。

（2）煤仓上口2000 mm 范围内砌碹支护，其余井壁进行锚网喷支护，施工Φ20 mm×2500 mm螺纹锚杆支护，间排距700 mm×700 mm，铺两层钢筋网，两层钢筋网之间间距100 mm，用螺帽和帮牌进行固定。锚索规格Φ22 mm×3500 mm，间排距1400 mm×1400 mm，喷浆厚度200 mm。在满足使用强度的基础上，避免了全断面砌碹的等待凝固时间，加快了施工工期。

（3）煤仓仓底为工字钢与钢筋混凝土结构，底部密排工字钢，上面浇注776 mm 厚钢筋混凝土，砌碹混凝土强度等级为C30。下落的煤矸在煤仓下口钢筋混凝土平台堆积成缓冲带，避免了煤矸流对煤仓下口钢梁的直接冲击，增加了煤仓的使用寿命。

（4）煤仓上口为钢结构仓口，主梁为I36b，次梁为12#矿用工字钢，上铺δ16 mm 钢板。工字钢采取除锈防腐处理。所有钢结构配件均在地面一次加工成型，井下直接装配，加快了施工进度。

（5）煤仓下口给煤机硐室部分为预埋工字钢和密排工字钢矩形砌碹巷道，墙部砌碹厚度500 mm，墙底脚铺设δ20 mm 钢板，墙内按图示位置预埋8根32b 工字钢梁作为支柱，墙上敷设32b 工字钢垫梁和给煤机悬挂梁，然后垫梁上密排40b 和25b 工字钢，密排工字钢要求后期加纵筋焊接为一体。

（6） 施工漏头锚杆，增加了砌体的阻力，防止砌体下滑，并用漏头锚杆扎筋，保证了砌体的强度。

4 结语

（1）煤仓上、下锁口段采用砌碹式支护，中间仓体段采用锚网喷式支护的设计，有效解决了原整体砌碹式支护煤仓施工周期长、砌碹模具加工工作量大等缺点，缩短了七采区煤仓完工时间，煤仓仓壁变形量、结构强度、抗煤流冲击等性能均满足使用要求。

（2）针对不同地质条件及受力状态，对七采区煤仓仓壁的支护设计采用分段式支护，在满足煤仓使用要求的基础上加快了施工进度，具有良好的经济效益及推广价值。通过对该技术的应用增加了煤仓服务年限，减小了修复工作量，共计节约人工及材料费用50 万元。