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摘 要：研究换装硐室大断面施工工艺，采用液压钻车施工，提高现场施工的安全质量预控程度，有利于提高工效，分析总结施工创新工艺，为以后施工类似大断面硐室提供诸多有参考价值的成果。
关键词：换装硐室大断面施工；使用液压钻车；提高安全质量预控。
1 问题的提出
近年来，随着现代化矿井建设的需要，诸多的煤矿井下逐步推广使用胶轮车，为满足井下胶轮车的使用所需，一些立井下料和斜井下料系统，料车到达井底车场后要改换胶轮车运输，就需要配有起吊装置的换装硐室，通过起吊去完成车辆的转换环节，最后采用胶轮车将物料运送到各个具体用料地点，为此研究换装硐室的施工工艺更具有现实意义。
2换装硐室大断面施工的概况
2.1 概况
研究光爆锚喷大断面施工的工艺，有江苏省矿业有限公司宜兴项目部负责承包施工的在山西省孝义市境内：其所属山西焦煤汾西矿业宜兴煤业胶轮车换装硐室，最大掘进断面积达72.21m2，是目前江苏省矿建史上施工断面最大的硐室，研究其施工工艺，为施工类似巷道提供有参考价值施工工艺及方法，结合该巷道的断面规格、围岩特征、技术装备条件，运输环节等综合因素来考虑，从大断面掘进的安全管理、制定科学合理的施工工序、采用矿用液压钻车先进的施工设备、对牛腿扎钢筋及浇灌的工艺的改进等方面去全面分析，做到安全施工、支护工艺合理，施工质量得到保证，工效大幅提高。
2.2地质概况
汾西宜兴煤业胶轮车换装硐室布置在副斜井井底车内，巷道岩性主要由灰黑色泥岩、褐灰色粉砂岩、深灰色生物屑泥晶灰岩和煤层组成。岩性变化较大，下部多为砂岩、泥岩，泥岩中常夹有不可采煤层（一般厚度0.2m～0.4m，计4层，间距1.8m～2.0m），比较破碎，采取锚网喷+锚索支护方式必须加以考虑岩性。
2.3巷道初始设计
2.3.1因考虑岩性为泥岩，支护主要技术参数变更如下：
巷道初始设计采用工程类比法，支护方式为直墙半圆拱形锚喷网索支护方式，其主要技术参数如下：
①巷道支护规格半圆拱，毛断面宽×高为：8.4×8.5m2，断面积为63.81 m2，全断面每排共布置31根锚杆，半圆拱，毛断面宽×高为：8.4×9.5m2，断面积为72.21 m2，全断面每排共布置33根锚杆，锚杆选用直径22mm、长2200mm的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距均为700mm，铁托盘规格为：150mm×1500mm×12mm。
②钢筋网规格：由直径6.5mm的圆钢加工而成；金属网采用电焊平网，规格：网片尺寸2.0×1.0m2，网孔尺寸150×150mm2 ，铺设双层钢筋网。
③锚索：布置在巷道拱部位置处，锚索规格为直径21.5mm，长度8300mm 。
间排距均为2000mm，每排5根，
④初喷混凝土厚度50mm，复喷厚度150mm，成巷总厚度200mm。
⑤直墙部位锚索组合梁支护，每2m为一组，组合梁规格：采用14#槽钢加工，单根长2.4～4.4m，孔间距2m。锚索规格：Φ17.8mm，长度6500mm，组合梁采用14#槽钢加工，单根长2.4m，眼距2m。锚索组合梁呈梅花形布置，间距1m，排距0.5m。
⑥换装硐室施工期间，对16个支撑起重梁的立柱牛腿浇注钢筋的钢筋配筋图进行提出改进，既做到不影响设计强度，又做到提高扎钢筋的工效。
3施工工艺
3.1 大断面掘进施工工艺
巷道设计长度40m，巷高8.5m～9.5m，决定采取四分层掘进，上分层掘进高度为确保安全施工，控制在2.6m为宜，方便职工挪移超前探梁、打安全点以及炮后敲帮问顶等工作；二分层掘进以拱基线为准，方便职工画圆，掌握巷道施工断面尺寸，三分层以刷帮为主，高度以1.8m为佳，在施工下分层（直墙部位）时，为调动班组职工积极性，将刷帮段三班划分开施工。
3.2 关健施工要点
小断面与大断面高差挑顶施工，从安全角度考虑，应采用小断面按+30°施工达到设计高度后，按设计断面及顶板标高向前掘进3m～5m后，再反向掘进。经比较，此次换装硐室挑高断面施工采用后一种挑顶方法。
平行作业：打眼与出碴平行作业；喷浆与出碴平行作业；掘进与刷帮平行作，提高工效。
要坚持正规循环作业，一掘一锚喷（初喷临时浆）。
4支护施工工艺
4.1使用设备选择
换装硐室施工钻炮眼上部分层工具采用7655型气腿式凿岩机；巷道下部5.3m范围使用CMM2-15煤矿用液压钻车进行钻眼，以此提高掘进工效。巷道拱顶锚杆锚索施工均采用MQT-120/2.4气动锚杆钻机锚钻眼、安装；拱基线高度5.3m以下的直墙部分施工锚杆，包括两帮锚索组合梁，均采用山西天巨重工机械有限公司生产的CMM2-15煤矿用液压钻车，执行标准：Q/JQP15-2010MT/T199。耙装设备使用P-60岩石耙装机，配1吨矿车运输，喷浆机使用PC7（B）湿式喷浆机。
4.3使用液压钻车具有以下优点：
①保证了作业人员的方便操作与安全；该液压钻车能够实现顶帮同时支护等功能，最大定位支护高度4m。
②该液压钻车的使用，大大提高帮锚杆施工和安装的工效，特别对直墙部位锚索组合梁安装更为方便快捷，有效的保证帮锚杆、锚索的角度。若使用传统风动工具施工帮顶锚杆、锚索时，工序复杂，效率较低，由于帮直墙部分有5.3m高，还需要搭设脚手架和操作平台，还存在高空作业，不利于安全管理和工效的发挥。
5 安全管理预控重点
顶板安全管理：使用好前探梁及安全点柱，拱顶部分支护要及时，严禁空顶作业。 钻眼和爆破安全管理：严格执行“一炮三检”和“三人联锁放炮制”，专人负责设好爆破警戒。岩石耙斗机的安全管理：耙斗机司机前方设护身柱和护身板，防止滚矸伤人；耙装机运行时，耙斗运行范围内不准有任何人。 牛腿扎钢筋立壳子板和浇灌期间安全管理：搭牢操作平台，高空作业人员系带好安全带。
6 经济效益分析
6.1 施工工期
换装硐室大断面工程量40米，矿方下达掘进日计划为0.8米/天，计划工期50天，我方实际掘进日进尺达到1米/天，实际工期用40天，提前10天完成掘进任务，浇灌牛腿及底板硬化矿方给10天工期，实际使用8天完成任务。
6.2 经济效益分析
6.2.1 总体评价
由于该换装硐室施工前项目部对其施工工艺进行反复研究，对施工方案进行多次论证，各项准备工作比较准备充分，加上使用液压钻车钻眼，大大提高工效，所以整个施工过程比较顺利，安全上杜绝轻伤及以上人身事故，工程质量达到全优，施工工效也比较高，材料成本管理业较好，所以综合效益经测算也取得了较好的经济收益。
6.2.2 经济效益分析
该换装硐室综合单价5万元/米，整体工程综合造价为200万元，其中材料费用1.8万元/米，其占72万元，人工费用1.5万元/米，其占60万元，其它费用占20万元，毛利润为48万元。
7 结语
随着全煤炭行业都在加快推进现代化矿井的建设步伐，以实现矿井生产规模化、装备现代化、队伍专业化、管理信息化等内容为目标，真正实现安全发展、科学发展的煤矿总体发展目标。
因此井下采用无轨胶轮车作为辅助运输设备，也越来越多进入现代化煤矿井下，为其配套的胶轮车换装硐室、胶轮车检修硐室、油脂库等大断面硐室施工也就不可避免，认真总结研究分析类似胶轮车换装硐室这样大断面硐室的施工工艺，更具有现实意义，在大硐室施工中首先要对安全管理系统实现全面预控，从设备的选型使用上不断追求创新，尽可能上现代化的大功率设备，从施工工艺上不断探索研究，在提高工效上不断追求创新，对综合经济效益进行认真分析，为加快现代化矿井的建设步伐而产生更大的社会效益。
作者简介：
安武岭（1966—），男，江苏铜山人，1987年毕业于徐州煤炭工业学校地下采煤专业，江苏省矿业工程集团有限公司工程师。
关键词：换装硐室大断面施工；使用液压钻车；提高安全质量预控。
1 问题的提出
近年来，随着现代化矿井建设的需要，诸多的煤矿井下逐步推广使用胶轮车，为满足井下胶轮车的使用所需，一些立井下料和斜井下料系统，料车到达井底车场后要改换胶轮车运输，就需要配有起吊装置的换装硐室，通过起吊去完成车辆的转换环节，最后采用胶轮车将物料运送到各个具体用料地点，为此研究换装硐室的施工工艺更具有现实意义。
2换装硐室大断面施工的概况
2.1 概况
研究光爆锚喷大断面施工的工艺，有江苏省矿业有限公司宜兴项目部负责承包施工的在山西省孝义市境内：其所属山西焦煤汾西矿业宜兴煤业胶轮车换装硐室，最大掘进断面积达72.21m2，是目前江苏省矿建史上施工断面最大的硐室，研究其施工工艺，为施工类似巷道提供有参考价值施工工艺及方法，结合该巷道的断面规格、围岩特征、技术装备条件，运输环节等综合因素来考虑，从大断面掘进的安全管理、制定科学合理的施工工序、采用矿用液压钻车先进的施工设备、对牛腿扎钢筋及浇灌的工艺的改进等方面去全面分析，做到安全施工、支护工艺合理，施工质量得到保证，工效大幅提高。
2.2地质概况
汾西宜兴煤业胶轮车换装硐室布置在副斜井井底车内，巷道岩性主要由灰黑色泥岩、褐灰色粉砂岩、深灰色生物屑泥晶灰岩和煤层组成。岩性变化较大，下部多为砂岩、泥岩，泥岩中常夹有不可采煤层（一般厚度0.2m～0.4m，计4层，间距1.8m～2.0m），比较破碎，采取锚网喷+锚索支护方式必须加以考虑岩性。
2.3巷道初始设计
2.3.1因考虑岩性为泥岩，支护主要技术参数变更如下：
巷道初始设计采用工程类比法，支护方式为直墙半圆拱形锚喷网索支护方式，其主要技术参数如下：
①巷道支护规格半圆拱，毛断面宽×高为：8.4×8.5m2，断面积为63.81 m2，全断面每排共布置31根锚杆，半圆拱，毛断面宽×高为：8.4×9.5m2，断面积为72.21 m2，全断面每排共布置33根锚杆，锚杆选用直径22mm、长2200mm的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距均为700mm，铁托盘规格为：150mm×1500mm×12mm。
②钢筋网规格：由直径6.5mm的圆钢加工而成；金属网采用电焊平网，规格：网片尺寸2.0×1.0m2，网孔尺寸150×150mm2 ，铺设双层钢筋网。
③锚索：布置在巷道拱部位置处，锚索规格为直径21.5mm，长度8300mm 。
间排距均为2000mm，每排5根，
④初喷混凝土厚度50mm，复喷厚度150mm，成巷总厚度200mm。
⑤直墙部位锚索组合梁支护，每2m为一组，组合梁规格：采用14#槽钢加工，单根长2.4～4.4m，孔间距2m。锚索规格：Φ17.8mm，长度6500mm，组合梁采用14#槽钢加工，单根长2.4m，眼距2m。锚索组合梁呈梅花形布置，间距1m，排距0.5m。
⑥换装硐室施工期间，对16个支撑起重梁的立柱牛腿浇注钢筋的钢筋配筋图进行提出改进，既做到不影响设计强度，又做到提高扎钢筋的工效。
3施工工艺
3.1 大断面掘进施工工艺
巷道设计长度40m，巷高8.5m～9.5m，决定采取四分层掘进，上分层掘进高度为确保安全施工，控制在2.6m为宜，方便职工挪移超前探梁、打安全点以及炮后敲帮问顶等工作；二分层掘进以拱基线为准，方便职工画圆，掌握巷道施工断面尺寸，三分层以刷帮为主，高度以1.8m为佳，在施工下分层（直墙部位）时，为调动班组职工积极性，将刷帮段三班划分开施工。
3.2 关健施工要点
小断面与大断面高差挑顶施工，从安全角度考虑，应采用小断面按+30°施工达到设计高度后，按设计断面及顶板标高向前掘进3m～5m后，再反向掘进。经比较，此次换装硐室挑高断面施工采用后一种挑顶方法。
平行作业：打眼与出碴平行作业；喷浆与出碴平行作业；掘进与刷帮平行作，提高工效。
要坚持正规循环作业，一掘一锚喷（初喷临时浆）。
4支护施工工艺
4.1使用设备选择
换装硐室施工钻炮眼上部分层工具采用7655型气腿式凿岩机；巷道下部5.3m范围使用CMM2-15煤矿用液压钻车进行钻眼，以此提高掘进工效。巷道拱顶锚杆锚索施工均采用MQT-120/2.4气动锚杆钻机锚钻眼、安装；拱基线高度5.3m以下的直墙部分施工锚杆，包括两帮锚索组合梁，均采用山西天巨重工机械有限公司生产的CMM2-15煤矿用液压钻车，执行标准：Q/JQP15-2010MT/T199。耙装设备使用P-60岩石耙装机，配1吨矿车运输，喷浆机使用PC7（B）湿式喷浆机。
4.3使用液压钻车具有以下优点：
①保证了作业人员的方便操作与安全；该液压钻车能够实现顶帮同时支护等功能，最大定位支护高度4m。
②该液压钻车的使用，大大提高帮锚杆施工和安装的工效，特别对直墙部位锚索组合梁安装更为方便快捷，有效的保证帮锚杆、锚索的角度。若使用传统风动工具施工帮顶锚杆、锚索时，工序复杂，效率较低，由于帮直墙部分有5.3m高，还需要搭设脚手架和操作平台，还存在高空作业，不利于安全管理和工效的发挥。
5 安全管理预控重点
顶板安全管理：使用好前探梁及安全点柱，拱顶部分支护要及时，严禁空顶作业。 钻眼和爆破安全管理：严格执行“一炮三检”和“三人联锁放炮制”，专人负责设好爆破警戒。岩石耙斗机的安全管理：耙斗机司机前方设护身柱和护身板，防止滚矸伤人；耙装机运行时，耙斗运行范围内不准有任何人。 牛腿扎钢筋立壳子板和浇灌期间安全管理：搭牢操作平台，高空作业人员系带好安全带。
6 经济效益分析
6.1 施工工期
换装硐室大断面工程量40米，矿方下达掘进日计划为0.8米/天，计划工期50天，我方实际掘进日进尺达到1米/天，实际工期用40天，提前10天完成掘进任务，浇灌牛腿及底板硬化矿方给10天工期，实际使用8天完成任务。
6.2 经济效益分析
6.2.1 总体评价
由于该换装硐室施工前项目部对其施工工艺进行反复研究，对施工方案进行多次论证，各项准备工作比较准备充分，加上使用液压钻车钻眼，大大提高工效，所以整个施工过程比较顺利，安全上杜绝轻伤及以上人身事故，工程质量达到全优，施工工效也比较高，材料成本管理业较好，所以综合效益经测算也取得了较好的经济收益。
6.2.2 经济效益分析
该换装硐室综合单价5万元/米，整体工程综合造价为200万元，其中材料费用1.8万元/米，其占72万元，人工费用1.5万元/米，其占60万元，其它费用占20万元，毛利润为48万元。
7 结语
随着全煤炭行业都在加快推进现代化矿井的建设步伐，以实现矿井生产规模化、装备现代化、队伍专业化、管理信息化等内容为目标，真正实现安全发展、科学发展的煤矿总体发展目标。
因此井下采用无轨胶轮车作为辅助运输设备，也越来越多进入现代化煤矿井下，为其配套的胶轮车换装硐室、胶轮车检修硐室、油脂库等大断面硐室施工也就不可避免，认真总结研究分析类似胶轮车换装硐室这样大断面硐室的施工工艺，更具有现实意义，在大硐室施工中首先要对安全管理系统实现全面预控，从设备的选型使用上不断追求创新，尽可能上现代化的大功率设备，从施工工艺上不断探索研究，在提高工效上不断追求创新，对综合经济效益进行认真分析，为加快现代化矿井的建设步伐而产生更大的社会效益。
作者简介：
安武岭（1966—），男，江苏铜山人，1987年毕业于徐州煤炭工业学校地下采煤专业，江苏省矿业工程集团有限公司工程师。