摘 要 三河尖矿主井箕斗装载硐室采用挑梁悬挂脚手架法施工，获得了良好的效果，为大型硐室的施工提供了新的、可靠的途径。详细介绍了施工方法，指出了采用挑梁悬挂脚手架法施工箕斗装载硐室的适用条件。
关键词 硐室施工 锚喷支护 挑梁悬挂脚手架法
1 工程及地质概况
三河尖矿主井箕斗装载硐室位于井底车场-700m水平以上33.2～45.5m。硐室分上下室，上室设计全高4.52m，下室全高8.87m，均为120mm厚锚喷加500mm厚钢筋混凝土联合支护。上室顶厚500mm，由埋设18根32号工字钢梁和混凝土浇筑而成；下室底部为装载设备支架混凝土基础。在+35.424m水平设有半圆拱形值班室，长2.5m，混凝土支护。上室和装载皮带机道相连，并在+42.0m水平设置钢梁平台。硐室配筋为竖筋φ20＠300，横筋φ10＠300，架立筋φ6＠600。混凝土强度等级为C25，钢筋保护层厚50mm。硐室结构如图1所示。
图1 箕斗装载硐室结构示意
1—井筒；2—上室；3—装载皮带机道；4—下室；5—值班室；括号中为上室数据
井筒施工到该硐室位置时，预留茬口，并在硐室口边预埋了钢板，板厚10mm、宽300mm，锚固筋φ12mm。硐室段井壁厚由400mm加大到500mm，硐室口内砌筑400mm厚临时井壁。
井底车场工程已完竣，从井底车场到箕斗装载硐室的连通工程装载皮带机检修道、主煤仓及其给煤机硐室、装载皮带机道均已施工完毕，为箕斗装载硐室施工提供了便利条件。主井井筒内临时提绞设施已拆完，井口已封闭。
硐室顶为石灰岩，岩石坚硬，裂隙发育，多被方解石充填，有少量滴水；石灰岩下为粉砂岩及细砂岩互层，层理发育，层间泥质胶结，节理不发育，但多无胶结，呈大块塌冒，易风化；再下为泥岩，呈致密块状，层节理不发育，松软，有少量裂隙。
2 施工方案选择
从传统的思路出发，考虑了两种方案：
(1)在硐室上部井筒中安装天轮平台，吊挂工作盘；
(2)从井底车场搭设钢管脚手至-670m水平，再安装固定支架盘，在支架盘上搭设脚手至工作水平。
经综合分析，限于施工条件和时间上、经济上的要求，上述方案实现都有很大困难。最后确定采用以下方案，即利用硐室掘出的空间，架挑梁，挂脚手架，步步为营架设施工作业台的方案。
此方案简单易行，而且能适应施工条件，满足技术经济、安全诸方面的要求，且不占建井工期。
3 施工方法
根据硐室断面大、围岩不太稳定但顶部岩层坚固的特点，采用下行分层掘砌。
3.1 施工顺序
先掘砌上室，后下室，利用掘出的空间布置施工设施，搭设施工平台。井筒贯通前，矸石由装载皮带机道耙岩机耙装，通过检修道运至井底车场；贯通后，即落至井底。掘进中都用锚喷做初次支护。施工顺序如下：①上室导硐掘进与井筒贯通，顶帮锚喷初次支护，中间留岩柱；②利用掘出的导硐空间，架挑梁搭设上室砌壁施工平台；③上室砌筑钢筋混凝土壁；④分步去岩柱，架型钢顶梁，筑顶；⑤掘除上室岩柱，拆除全部脚手；⑥下室掘进2.0m；⑦搭设+42.0m水平工作平台；⑧掘完下室；⑨架挑梁，悬挂吊管脚手架，架设+33.0m水平工作台；10从下往上分段砌筑下室；11砌筑下室设备基础。
3.2 施工平台搭设及主要工序的施工方法
(1)上室导硐掘进。掘进宽度2.5m，以适应混凝土浇灌作业；高度往上掘至设计顶高，往下掘至上室壁基下0.6m，以便和下室混凝土壁接茬。锚喷做初次支护。
(2)上室搭设施工作业平台。利用导硐掘出的空间搭脚手架，搭设方法如图2所示。井筒中部分：用4根φ100mm钢管作为挑梁，每根挑梁一端在硐室内，用2根地锚固定，另一端伸到井筒中，井筒中在两边掘通的导硐间串1根20号工字钢作抬梁，挑梁实际悬长1.0m。挑梁上固定3根16号槽钢作脚手底梁，翼缘朝上，在其上铺设木板，搭脚手架。脚手架材料为φ48mm钢管，卡环连接固定。硐室内的砌壁脚手为两排φ48mm钢管，卡环连接，和井筒中脚手连成一体，铺设50mm厚架板形成施工作业平台。
图2 上室挑梁脚手架搭设方法
1—抬梁；2—挑梁；3—脚手底梁；
4—脚手架；5—地锚；6—岩柱
(3)上室筑壁。利用脚手架搭设作业平台，上室高度4.52m，下室部分1.0m随上室一起施工，随砌壁往上续接3层脚手平台。浇灌混凝土作业如图3所示，搅拌机设在装载皮带机道内，手推小车上料，出料直接入模。钢筋与外露倒楔式锚杆绑扎固定。混凝土浇灌高度距壁顶位置100mm时，在两侧埋设长度为5.5m的硐室顶梁操作平台钢轨(15kg/m)各1根。在+42.0m永久设计平台位置留好梁窝。
图3 上室浇灌混凝土作业示意
1—工作平台；2—手推车；3—调度绞车；4—搅拌机
(4)筑顶。筑顶前，先靠装载皮带机道架设两根工字钢接好顶，以减少悬空面积；再拆出部分脚手架；然后掘除岩柱上部2.0m段，但井壁部分仍与顶接住，全部矸石填入导硐底部，为架梁提供方便，顶部用长度为1.8m的倒楔式锚杆及喷射混凝土做初次支护。作业平台重新搭设整理，平台至顶的距离恰好能站立人，以便于筑顶。筑顶采用顶梁盖板的方法，钢梁间用特制混凝土预制板盖于下翼缘，然后在其上浇灌混凝土，如图4所示。18根32号工字钢梁由装载皮带机道运入，在调度绞车配合下一次上墙，先靠装载皮带机道一侧位置安放，在井壁部分岩柱掘除后从井筒一侧开始逐根安设，找正浇筑。梁和岩顶间无法浇筑捣固的空隙，用喷射混凝土填实。
图4 顶梁盖板筑顶方法
1—盖板；2—32号工字钢顶梁；3—混凝土
(5)下室掘进及+42.0m和+33.0m水平工作台搭设，下室砌壁。下室按左右两半分层交替下掘，锚喷做初次支护，矸石落至井筒。掘完后，利用永久设计型钢平台梁搭设+42.0m水平施工平台。设计主梁为40号工字钢3根，次梁25号工字钢5根，施工上室时已留出梁窝。先安装好永久设计平台梁，各梁窝以红砖干茬临时固定梁，不以混凝土封堵；然后在其上固定方木，铺设木板，并在靠近4个角位置设4个混凝土下料口。+33.0m水平施工平台搭设方法如图5所示，利用1根+42.0m位置罐道做吊梁，在+33.0m水平设挑梁，结合挂脚手架设工作平台。利用1根永久罐道梁32号工字钢作抬梁，3根20号工字钢作挑梁。挑梁一端埋入岩壁上凿的梁窝内固定，另一端挑出抬梁1.0m，由+42.0m吊梁悬挂1根吊管(φ48mm钢管)，和挑梁连接在一起。3根16号槽钢作底梁，由此往上搭设钢管脚手架，根据需要逐层搭设施工作业平台，在+35.4m水平(下室底板)增设加固挑梁，一端地锚固定，另一端与钢管脚手架连接。下室浇筑混凝土自下而上进行，浇筑分段高度1.0～1.5m，由+42.0m平台4个下料口下料，竹节溜灰管入模。施工作业平台随浇筑高度升高逐层续接。
图5 下室+33.0m水平施工平台搭设方法
1—抬梁；2—吊管；3—挑梁；4—脚手底梁；5—加固挑梁；6—地锚；7—脚手架
4 主要技术措施
(1)上室设置壁座。由于从工艺特点出发，采用上下室分别施工的方法，要考虑掘进下室时的上室壁下沉问题，所以采取设置壁座的措施，防止上室墙壁下沉。壁座型式为单锥型，外伸宽度300mm，锥高800mm。壁座内打双排锚杆，外露长度450mm，和壁座钢筋绑扎在一起。
(2)壁外打抗剪锚杆。抗剪锚杆采用φ16mm、长1.8m倒楔式锚杆，注砂浆，外露长度以在硐室壁面内50mm左右为恰当，与壁内钢筋绑扎在一起。抗剪锚杆作用：一是提高围岩和支护的固结强度，在上室中可阻止硐室壁下沉；二是便于固定绑扎钢筋。
(3)混凝土壁中竖向钢筋设计为整根通长钢筋，为满足施工工艺上的要求，将竖筋分成上下两节，各增加200mm搭接长度，施工时上下焊接。
(4)由于+42.0m平台钢梁恰处在上室底部，为了钢梁的固定和上下室钢筋的连接，下室范围内1.0m墙壁随上室一起浇筑，预留梁窝，竖筋插到底，立模后在底部用细砂填200mm深，以便掘下室时钢筋能外露200mm，便于和下室钢筋搭接。
(5)安全防护。在井口和井塔基础下各设固定保护盘；硐室内施工时靠井筒一侧将铁丝网片、木板固定在脚手架最外一排上加以封闭；人员进入硐室内作业要佩带安全保险带。
5 结语
(1)在三河尖矿箕斗装载硐室施工中，用“挑梁悬挂脚手架法”工艺，既不占用建井工期，又节省资金。
(2)施工工艺大大简化，甚至简化到近似于普通硐室施工。
(3)传统方法中的吊挂系统、提绞设施、作业盘一概省去，施工过程中不受吊盘起落的影响。由于无需吊挂系统，可以不考虑有无辅助水平可利用的问题，受客观施工条件限制小。
(4)人员主要在施工作业平台上作业，以装载皮带机道和装载硐室为主要活动空间，不遭受长时间淋水之苦，工作条件大大改善；混凝土就地搅拌就地入模，所有材料全部经副井、井下车场、装载皮带机检修道运入，可以纳入全矿井下生产统一运输计划，无需其它专门为施工硐室服务的辅助人员，节约大量人力物力。
(5)施工中引进了土建施工常用的轻便脚手架，搭设施工作业平台容易、轻便、灵活、快捷，没有通过吊盘搭设作业台的那种繁琐的工序，无需大量的钢材，且施工材料均可回收复用，节约了大量材料。
(6)三河尖矿箕斗装载硐室采用此方法施工，从进入施工点到施工全部结束共用57d，不占建井总工期；和传统方法比较，施工成本节约6万元。
通过以上分析及三河尖矿箕斗装载硐室的施工实践，我们认为，在采用与地面建筑工程平行施工的前提下，只要符合如下条件的现代大型矿井，即凡采用立式主煤仓，有装载皮带机道与装载硐室及给煤机硐室相联系并且都已先于装载硐室施工完毕，与井底车场连接的外围工程也都已施工完毕；在矿井施工组织设计中，可以优先考虑安排箕斗装载硐室与地面建筑平行施工的方案，其它外围工程相应作适当安排，均可采用“挑梁悬挂脚手架法”施工箕斗装载硐室。
作者简介：张世良，男，1965年生，1985年毕业于中国矿业大学采矿系，高级工程师。现从事生产技术工作，发表论文多篇。
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