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1、晋煤集团科技创新“五小”科技成果申报表申报单位：炉峪口煤矿技术部申报时间： 2014年 07月 01 日一、项目基本情况项目名称大断面提升机房分部施工方法探讨For personal use only in study and research; not for commercial use实施时间2012年 6 月完成时间2012 年 10 月项目类别（ ）小革新 （ ）小设计 （ ）小改造 （ ）小发明 （ ） 小建议专业分类（ ） 煤炭开采 （ ）煤化工 （ ）其它项目联系人申爱龙 职务职称助理工程师 电话主要完成人员周金祥、张天东、刘伟强、周小铜、申爱龙项目资金投入总造价 100 余万
2、元经济效益（万元）节省 15 万元是否申请专利否是否申请命名 是我保证此项目的推荐书及申请书、申报材料内容完全真实、合法、有效。项目负责人签字： （盖章） 年 月 日完成区队意见：领导签字： （盖章） 年 月 日子分公司、矿处意见：领导签字： （盖章） 年 月 日板块科技管理部门意见：领导签字：（盖章）年月日技术委员会意见：领导签字：（盖章）年月日、项目立项背景立项背景：太原煤气化炉峪口煤矿于 2012年进行了综采改造工程项目，该项目涉及井巷施工与改 造、设备购置与安装等多项内容，其中为满足向下组煤工作面运送综采支架的要求，需要 在下组煤轨道暗斜井坡上安装一部 JKB-2X1.5PA单绳缠绕式
3、矿井提升机， 为此就需在暗斜井 上部施工一个大断面提升机房以安装该提升机，以替代原有小绞车房，该提升机房施工工 程所处岩层位于石炭系上统太原组上段，以砂岩为主，岩石硬度大，分层性较差，如果开 巷后围岩破碎，支护将较为困难；且设计断面大，施工现场条件和生产设备有限，难以照 顾周全，而施工地点靠近主要巷道，施工时的围岩扰动可能会对附近大巷的稳定性造成影 响，这些复杂条件均对相应的施工技术和施工工艺等提出了很高的要求。为满足提升机安装要求，该提升机房设计有三部分， 行人通道、提升机房、提升机出 绳巷段 ，其中提升机硐室断面最大， 规格为：毛宽7.9m、净宽6.9m；毛高4.27m、净高4.0m； 毛
4、断面33.73m2、净断面 27.60m2。工作面全部采用炮掘工艺，设计采用 P-30B 型扒斗式装岩机装岩，配合 1 吨固定车箱 式矿车出矸，利用现有条件施工提升机硐室时不便于一次性将巷道全断面掘出，本着安全、 快速，施工方便的目的，最终采用了分部分次施工的作业工艺。三、项目的关键要点 项目所属科学技术领域、主要内容、特点及推广应用情况：本项目属采矿工程领域井巷工程施工部分，即重要硐室的施工，是大型设备安装前施 工其正常运作所需的井下空间，主要是掘进和支护两部分，其中设备的规格参数对硐室的 断面、平面形状等参数的确定有很大影响，所以硐室施工质量的好坏，对提升机设备安装、 拆装、运行有很大影响
5、，如果施工不当造成返工，则耗费的工期与材料、人工、设备及相 应造价的投入又将急剧增加。本工程施工处原有巷道较多，靠近矿井主要巷道，而开口处位于进风巷与回风巷之间， 施工时的现场管理也显得比较重要。由于工程施工难度大、涉及问题较多，施工管理要求比较严格，给井巷工程的施工带 来诸多不便，增加了以下额外的困难，经技术人员研究决定，在大断面提升机房的施工过 程中采取了分部施工的方法。采用分部施工的方法的主要是将一个大断面的硐室划分为数个小断面的工程分次施 工，从而减少单次施工的难度，该方法的应用成功对于后来相同地质条件下大断面工程的 施工具有极好的借鉴价值。四、发明点或创新点详细科学技术内容：1、工程
6、地质概况 炉峪口煤矿下组煤轨道暗斜井提升机房连接中央石门与下组煤材料暗斜井，施工开口 处是一条净宽约 2.0m的采用砌碹支护的联络巷，从已有地质资料分析，该工程为全岩巷， 工作面所在地层为太原组，上覆 K1、K2砂岩岩层， K1主要为中粒砂岩，厚 5.79m左右， K2 灰岩厚度最大且质纯，富水性强；下部靠近 K3 砂岩，为山西组主要含水性砂岩，工作面所 在岩层岩性为粗粒砂岩和中粒砂岩， 总厚约 8.80m，预计掘进过程中不会受含水层水的影响， 但岩层分层性一般。2、施工工艺2.1 施工方法 在本工程中， 提升机房行人通道 及 提升机出绳巷段 均要求全断面一次成巷，而施工大 断面提升机硐室时，
7、鉴于设计规格要求，可分为 2 部分逐步完成，要求先以矩形断面（规 格为：宽 高 3950mm 4270mm）正前掘进 12m，同时采用锚杆、锚索、钢带、钢筋网联 合支护，掘进时工作面左帮可视情况布置少量锚杆进行支护，如果围岩稳定，可不挂网， 为二次扩帮做好准备。第一步掘进到位后，第二步要求依次从外向里左帮扩帮 4 次，以完成施工，每次扩帮 断面规格为：宽 高 3000mm 4270mm，深 3950mm。施工时要沿掘进方向及时加打顶锚 杆、帮锚杆、钢带、钢筋网及锚索，顶板破碎不易成形时，要随大断面的形成，及时开挖 基础坑，砌筑料石墙基，架设工字钢梁，备好水泥背板，如果围岩成形较好，则可在绞车
8、房完工并与原有绞车房贯通后再进行石料砌墙，架设钢梁。如下图所示，大断面提升机房按施工顺序共可划分为、五个部分， 本工程的施工顺序可概述为：先掘进提升机房行人通道，到位后扩大断面施工提升机房， 在施工提升机房时，首先正向掘进部分（提升机房小断面段） ，掘进到位并完成该部分的 支护后再依次进行、四部分的施工，其中部分基本与、四部 分的工程量总和基本相同，以保证每部分施工工程量与施工难度的均匀性，降低了一次施 工的难度。在完成提升机房的掘进与前期支护后，最后则需施工提升机房出绳巷段与原有小绞车 房贯通，施工时每部分均采用锚网锚索支护，为保证支护，提升机房掘进完成后还要求 硐室四周砌筑料石墙，上部架设
9、钢梁进行二次支护。1提升机房行人通道； 2提升机房； 3提升机房出绳巷段； 4原有小绞车房；图 1 下组煤轨道暗斜井提升机车房分部施工顺序示意图 综上所述，在本工程中通过 5次分部施工，将一个大断面硐室工程划分为 5个小断面的 短巷道工程，巷道顶板跨度是逐渐扩大的，为后续的围岩支护和矿压观测等工序留下了足 够的时间，同时一次大爆破分作数次小爆破，最大限度地减少了施工对该处围岩的扰动及 破坏，确保了附近大巷的稳定。2.2 施工顺序与劳动组织1）施工工艺流程交接班及准备工作爆破掘进（打眼、装药、联线、放炮） 通风及洒水降尘 临时支护出碴永久支护（锚喷或砌墙架钢梁 ）清理巷道下一循环。施工过程中要同
10、时向工作面运料、为工作面定向，轨道铺设也要紧跟工作面，这些工 作与上述工序互不影响，可平行作业。2）劳动组织形式本工作面采用“三八” 循环作业制，考虑到施工难度及断面大小，炮掘每班 1个循环（每 循环 1.0m），每天 2 班生产，一班检修，平均日进为 2.0m，其正规循环作业图表如下图所 示：表 1 下组煤轨道暗斜井提升机房掘进工作面正规循环作业图表班次 晚班、早班、中班（时）012345678时间时间8910111213141516工序（分）161718192021222324交接准备 30打眼 60装药、连线、放炮 60通风、洒水降尘 30临时支护 30出碴 60永久支护 150清理现场
11、 603）人员配备表 2 主要作业内容及人员配备一览表序序 作业内容 作业流程 人员配备 设备配备 材料配备 号打眼工 2 名；1 钻眼放炮 打眼装药放炮 放炮员 1 名；（2m），风钻、高凳钻机、火药及雷管瓦斯监护员 1 名；运料、出碴、 耙斗机司机 1 名 风镐、铁钎、洋镐、风耙斗机、矿车、铁锹2 敲运帮料问、顶出碴、清碴推车 综耙合斗工机种司机5 名1；名 钻，发爆器、撬棍、长等耙工斗具机、矿车、铁锹钎内注式液压支柱或木3临时支护及永2）打锚杆、锚索、挂网、综锚合杆工支护种工5名2名；土锚搅杆拌机、工具喷浆、高机，凳、混凝手锚固剂、C20 喷射混凝3久支护喷浆锚杆支护工 2 名；土搅拌工
12、具、高凳、手土、钢筋网、钢带、3）砌墙架钢梁、 背背板喷浆人员 2 名；拉葫芦锚索、水泥背板、工字钢梁、料石等铺轨、接管、1）铺设轨道铺轨工 2 名；轨道、道钉、各种管4铺轨、线接管、2）延长管路、风筒、电钳工 1 名；各种小型工具线轨道、道钉、各种管线电缆等综合工种 2 名；线注：以上人员数量为参考依据，实际数量应视实际施工情况而定，综合工种可同时兼任工作面各种 辅助工作。3、支护设计3.1 临时支护工作面掘进期间，每次爆破后新暴露的顶板，在未挑平和永久支护前，可采用带帽点柱作为临时支护，并用木楔背紧背牢，点柱距离不得超过1.5m（特殊情况可根据实际再加密支护）。待打完顶部锚杆锚索后，拆掉点
13、柱，然后如此循环作业。3.2 永久支护提升机房行人通道和出绳巷段均采用锚杆、锚索、钢筋网及喷射混凝土支护。 提升机房设计为矩形断面，巷长 12.00m，采用锚网锚索兼砌墙架钢梁支护，四周墙 均用石料砌筑，墙高 4.7m（其中基础深 0.5m），墙厚 0.5m，上部架设 7.9m 长 22#矿用工字 钢梁、双梁布置，水泥背板密背，钢梁排距 1.0m。其中顶板安装的锚杆规格为 20mm2200mm 高强左旋螺纹杆预应力锚杆，预紧扭矩 150Nm，锚固力不小于 105KN 。两帮安装的锚杆规格为 16mm 1800mm圆钢预应力锚杆， 预紧扭矩 60Nm，锚固力不 小于 30KN 。锚索规格为 17
14、.8mm8000mm（17股钢绞线）。预应力： 60100KN，锚固力不小于 200KN。锚固剂型号为 MSCK2355，顶、帮锚杆锚固剂用量为 2卷，锚索锚固剂用量为 4 卷。护帮 、顶 的金 属网 为 6mm钢 筋焊接加 工，规格 为 1000mm 2000mm， 网 格 100mm 100mm，安装时网间搭接 100mm。护顶的 W 钢带，宽度 280mm，长度为 3500mm（5 孔）。巷道顶板及两帮均喷射混凝土，规格为 C20。图 2 下组煤轨道暗斜井提升机车房设计断面图1锚杆； 2 W 钢带； 3锚索； 4混凝土喷浆； 图 3 下组煤轨道暗斜井提升机车房分部施工顺序示意图绞车硐室原
15、设计要求砌筑石料墙体，并架设 22#矿用工字钢钢梁，背设水泥背板，但在 实际施工过程中，提升机硐室成型比预期效果好，掘进完成后，只采用了锚网锚索、喷 射混凝土支护，经现场勘测，巷道支护能够满足要求，围岩变形控制较好，决定不再砌墙 和架设工字钢钢梁，节省了施工费用，缩短了施工工期。图 4 下组煤轨道暗斜井提升机车房实际竣工断面图3.3 矿压观测情况 通过测试锚杆受力和巷道围岩位移分布，可较全面地了解锚杆支护的工作状态，进而 验证或修改锚杆支护的初始设计。在巷道掘进过程中，施工期间在不同位置设置 4 组在线监测仪器，包括顶板离层仪和 锚杆应力计，重点观测大断面提升机硐室矿压情况，其中顶板离层仪深基点位置略高于锚 索深度，浅基点位置略高于锚杆安装深度。观测结果为顶板离层值在安全范围内，锚杆应 力计的锚杆预紧力不小于 150Nm，至施工完工未有异常
