斜井表土层快速施工技术

斜井表土层快速施工技术中煤第一建设公司第49工程处中煤第一建设公司2009年全国矿山年会优秀论文发布资料李明白纪华尹先伟张志峰摘要：介绍斜井表土层施工采用人工、机械配合掘进和利用整体滑模进行混凝土浇筑平行作业的施工技术，从而代替以往仅靠人工施工的传统作业方式，实现快速施工工艺的成功改进过程。关键词：配合掘进；整体滑模；平行作业；快速施工前言•斜井井筒施工，因地质条件的不同，对其采用的施工方式也不相同，特别是表土层施工，由于土质比较松软，开挖后易形成坍塌。在加强支护的一定条件下，采用架设碹拱和普通金属模板进行混凝土浇筑，不仅施工进度缓慢、工序复杂、作业人员多、混凝土浇筑不连续、井壁接茬多观感差，而且封顶困难，无法保证顶部混凝土厚度，若将掘进距离拉长，混凝土浇筑施工就会滞后，不仅存在安全隐患，而且前后工序不协调，根本无法实行平行作业。采用整体滑模后，利用混凝土输送泵输送灰，即能确保浇筑质量、省时省力、减少施工工序、提高工作效率和增加经济效益，又能保证前后工序协调、工艺紧凑，从而达到平行作业的施工条件，真正取得快速施工的良好效果。1、工程概况•内蒙古开滦宏丰煤炭有限公司红树梁矿井设计生产能力500Mt/a,属新建矿井。矿井采用斜井开拓方式,其中回风斜井井筒全长699.002m，井筒坡度为6°50′。表土段施工为300m（含明槽开挖部分），基岩段施工为399.002m。井筒表土层及风化基岩段采用钢筋砼支护，基岩段采用锚喷+锚索支护。表土层设计掘进断面33.02㎡，净断面23.1㎡。表土层主要为第四系，地层总厚度3.70～119.35m，平均46.01m，第四系全新统（Q4）风积沙、冲洪积物及残坡积物。2、施工条件•井筒表土层施工至138m时，根据现场揭露的地质层位，已由原来的沙土层转变为二级土层，土质较坚硬，含有少量沙砾和钙质结核，揭露土层不含水。3、施工方案•刚进入沙土层暗硐施工时,由于土质比较松散，开挖后易形成分层坍塌，均采用“短开挖，快支护，紧衬砌，早成巷”的原则，用人工和人工配合装载机开挖的方法施工。采用25U型钢支护,拱现土层趋于稳定，为更好的进一步提高施工进度，采用人工配合ZWY—160/55.75型扒矸式装载机或铲车掘进开挖、无轨胶轮运输车排矸与整体滑模浇筑的平行作业施工方式，将掘进距离拉长至15-20m，采用前掘进后浇筑的施工方法，每次浇筑由原来的3m一个循环改为4.5m一个循环。为确保安全生产，巷道加强支护仍然采用25U金属拱形支架，棚距也改为500mm与800mm交叉支护。现场设有专人指挥、监督，在施工中如发现土层出现疏松变化，应及时将掘进距离缩短，将棚距缩至500㎜以下，并根据现场实际情况采取相应的安全措施。4、施工方法•本工法技术采用激光控制腰线，人工配合机械导硐，耙斗式装载机配合无轨胶轮车等机械化设备排矸，采用无轨胶轮车配备流灰槽运灰，输送泵配合整体滑模浇筑，实现掘进、排矸和混凝土浇筑平行作业。•附：掘进开挖示意图4.1导洞掘进拱基线以上部分主要靠人工采用洋镐和风镐沿开挖轮廓线开挖，配合铁锹将松土扒离工作面，墙部及中间部份主要采用ZWY—160/55.75型扒矸式装载机或铲车配合人工开挖，每次掘进0.6m～0.9m。开挖时要有专人指挥监护，发现顶部土体有裂纹或疏散现象，应及时通知撤人,并由专人进行放压处理,处理完确保安全后方可继续施工。4.2表土开挖初期支护完毕后，采用风镐或手镐开挖，将拱部土层由上至下开挖至拱基线处；拱基线以下两墙部位采用ZWY—160/55.75型扒矸式装载机或铲车开挖，挖掘不到位处，由人工使用风镐或手镐进行补挖，并用铁锹将余土扒出。核心土顶面修成平台，并在核心土的中间高度处修一横向宽度约为1.2m的二级平台，以备立Ｕ型钢拱架使用。这样该核心土还对前方工作面土体起支撑作用。4.3立Ｕ型钢拱架、钢筋绑扎附：巷道支护断面图钢板（200X200X8mm)25U金属支架φ18@300钢筋φ20@300钢筋巷道支护断面图φ10@600钢筋拱部开挖完毕后，进行衬砌宽度和拱脚高程放样，然后按放样点位将U25金属拱形支架立好，外侧采用水泥背板背实,背板间距为300㎜。金属拱形支架分三段搭接,搭接长度400mm,采用专用卡缆连接。按照设计和规程要求绑扎钢筋，钢筋要预留足够的搭接长度。纵筋采用φ18螺纹钢,环筋采用φ20螺纹钢，搭接长度不小于35d，箍筋采用φ10圆钢。钢筋间排距为300㎜,钢筋与金属棚之间采用箍筋连接成一个整体。钢筋由里向外绑扎。4.4立设整体滑模浇筑混凝土•4.4.1立设整体滑模前，要将中、腰线放设好做上标记，系上工程线绳；将所浇筑范围内的杂物、浮土（矸）清理干净，将模板表面刷上油料或隔离剂等物品，防止拆模时因粘模造成井壁出现麻面等质量问题。•4.4.2移动滑模时，采用22㎏/m钢轨作为滑道，使用50型装载机或人工缓慢向前推行，移至大约4.3m左右的位置，要在两侧轨道上放置掩车木楔，以防止模板溜车。移动过程中，模板前方严禁站人。4.4.3滑模到位后，固定前要对中、腰线进行校正，严格按中、腰线进行支模，模板要和上一循环的井壁重合100～200㎜。固定时采用四个5T千斤顶分别放置在模板四角，进行上下调整，两帮和肩部尺寸利用24根伸缩丝杠进行调试校正。整体滑模应固定牢固,板面平整,碹台要与中心线垂直。4.4.4模板固定好后，按照设计要求使HBMD12/4-22S型煤矿用混凝土输送泵进行浇注混凝土。首先要将输送泵固定在巷道的一侧，将出料口面向模板位置，出料口处的输送管要安装平直，以免发生压力受阻或管路堵塞现象。4.4.5浇筑混凝土时，使用无轨胶轮车（车上焊有自制流灰槽）从地面搅拌站将混凝土运至输送泵前，由流灰槽将混凝土流入输送泵内，受压力作用下，混凝土从模板顶部输灰管注入，左右帮要交替浇注，防止单帮浇筑引起模板变形。4.4.6混凝土浇筑过程中，使用好振捣器，操作司机要控制好输送泵的压力，时刻注意好压力表的数值，正常情况下，压力一般控制在8～10MPa，当达到15MPa时，说明浇筑已完成，即可停止浇筑。4.4.7拆模时，只要将千斤顶和模板上的丝杠收缩即可（丝杠收缩范围为400㎜）。5平行作业•5.1整体滑模投入使用以后，首先把劳动组织作了调整，将原有的“三八”工作制更改为“三八+四六”工作制，将原来的每班20多人精减到每班10～11人。“三八制”作业人员主要负责后路混凝土浇筑，即：钢筋加工绑扎班、拆模立模班、混凝土浇筑班；“四六制”作业人员主要负责迎头掘进、架棚、支护。为了保证工程质量，不仅加强对职工的技术培训而且制定了相关的奖罚制度和安全措施，责任直接落实到人。5.2提升运输。排矸(土)及运送混凝土均采用无轨胶轮车运输。掘进班排矸，每班必须保证运输车三辆，由ZWY—160/55.75型扒矸式装载机向车内装矸（土），进行循环作业。混凝土浇筑班，每班必须保证运灰车两辆，进行循环运送混凝土。为提高运输能力，在巷道的左侧，每隔100m设置一个错车硐室，当两辆车同时迎面在巷道内运行时，其中一辆车可将车开到错车硐室内，等另一辆车通过后再行走，不仅保证了安全、还增加了效益、提高了工作效率。6滑模加工附：整体滑模示意图整体滑模是根据井筒断面积加工而成，经项目部请示处领导研究决定，由项目部机电队具体负责实施。6.1技术参数与用途滑模属于金属焊接框架结构，其中：主钢架由160㎜槽钢对焊而成，其主要起支撑作用；伸缩丝杠采用φ65㎜圆钢加工而成，本滑模共安设24套（一侧各12个），主要用于调节控制巷道肩部和墙部井壁尺寸；支撑点采用140㎜工字钢加工制作，其作用主要是作为5T千斤顶支点，来控制滑模顶部井壁尺寸，共4个，四角各一个；活动模板采用100㎜槽钢和δ5㎜厚钢板加工而成，此块模板与主模板用两个合页相连接，其作用是移动滑模时可将其折起，便于施工；滑轮由φ200㎜圆钢与2605#轴承加工制作，共4个，其用途就是移动滑模轨道由22㎏/m钢轨加工而成，下面焊接δ10㎜×400×400㎜的钢板主要起固定轨道的作用；横撑均采用100㎜槽钢加工焊接；中间支撑采用140㎜工字钢加工，其作用就是在浇筑墙部混凝土时，支撑在主30下方，防止跑模，当运输车到此位置时，可将其拿掉，也可将两侧用土埋住，不影响车辆通行；支撑方钢由两根120㎜工字钢对焊而成；横梁、顶梁都由140㎜工字钢制作；注灰管采用φ108㎜钢管加工制作，是混凝土注入口，每侧两个共4个；表面钢板均是采用δ5㎜钢板加工而成。6.2整体滑模的益处•此滑模结构简单，操作方便，易加工、好维护，和以前普通式混凝土浇筑相比，减少了施工工序，缩短了浇筑时间，确保了工程质量，提高了施工进度；减少了作业人员出勤劳动率，降低了经济支出仅工人工资每月就可节约3—4万元。7施工成果•自整体滑模投入使用以来，在施工技术不断改进和项目部领导的精心组织下，斜井表土层施工平行作业的工法也日渐完善，从以前架设碹拱利用普通金属模板浇筑混凝土每天成巷3m一个循环发展到现在的每18小时成巷4.5m一个循环，仅2009年3月份，回风斜井就完成表土层施工成巷180.8m的惊人成绩，而且工程质量全优，从根本上达到了表土层快速施工的要求，受到了内蒙古开滦宏丰煤炭有限公司和中煤陕西中安项目管理有限责任公司的高度评价。谢谢大家!