张宏凯，王 闯，周 杨

（1.济宁市金桥煤矿，山东 济宁272000；2.济宁市自然资源和规划局信息中心，山东 济宁272000）

采区煤仓是采区内不可缺少的特殊硐室，它在采区中占有十分重要的地位，用来暂存煤炭、调节运输、提高车皮周转率和保证连续生产[1-3]。煤仓主要形式有垂直式、倾斜式、混合式（垂直式+倾斜式）以及水平式，煤仓的主要断面形状有圆形、拱形、方形、椭圆形及矩形［4］。煤仓常见的传统施工方法有4 种：普通反井法、深孔爆破法、吊罐反井法及反井钻机法［5］，综合考虑煤仓的受力性能、施工工艺、支护强度、服务年限及对其他作业地点的影响，对金桥煤矿以煤仓为核心的储煤系统进行了升级改造。

1 矿井概况

济宁市金桥煤矿位于金乡县高河街道，隶属济宁矿业集团，距济宁48km。总体上金桥井田为一轴向近东西的宽缓褶皱，井田内地层走向变化较大。东西长7 ～9km，南北宽5 ～7km，矿井面积39.4005km2，设计可采储量7 619 万t，设计生产能力60 万t/a，核定生产能力81 万t/a，核定能力后剩余服务年限46.5a；主采3 煤，平均厚度5.20m，以1/3 焦煤为主，低灰、低硫、高发热量，地质条件中等，水文地质条件中等，3 煤最短自然发火期62 天，煤尘爆炸指数35%，低瓦斯矿井；采用综合机械化放顶采煤工艺，全部垮落法管理顶板；采用立井开拓中央并列式通风方式，副井进风，主井回风。第一水平（-430 水平）开采3 煤，共划分了6 个采区，目前生产集中在一、二采区，正在开拓南四采区。

主井采用立井多绳摩擦式箕斗提升，井筒直径4.5m，提升容器为一对额定载重6t 的JDG-6 型箕斗。主井提升能力3 000～3 600t/d，运输皮带运力280～500t/h，综采放顶煤工作面生产能力500t/h 以上。主井提升能力＜运输皮带运力＜工作面生产能力，主井提升能力成为制约矿井生产能力的短板，采煤、运输、提升能力不匹配及采煤工作面现场生产条件的不稳定性迫切需要施工采区煤仓。

2 煤仓受力分析及设计施工

2.1 煤仓受力分析

东翼煤仓服务于四采区，位于3 煤顶、底板岩层中，掘进期间自上而下依次穿过中砂岩、砂质泥岩、3 煤、细砂岩，砂岩含水层富水性较弱。预计东翼2#煤仓施工期间将会揭露F4-1 断层，该断层为正断层，走向157°、倾向247°、倾角65°、落差15.5m。预计揭露断层期间，将会出现少量的砂岩滴淋水现象，对生产影响不大。东翼2#煤仓附近无老空区及封闭不良钻孔，因此预计煤仓施工过程中不受老空水及封闭不良钻孔水的突水威胁。垂直型煤仓受水平应力影响较大（如图1 所示），便于支护、施工、使用。

图1 煤仓水平应力云图

东翼煤仓为四采区服务，综合考虑煤仓受力、服务年限、围岩特征、施工难易程度，选择在东翼胶带巷铅直向下施工垂直型煤仓。既能充分利用东翼胶带巷与东翼皮带下山间巷道高差，又能减少卸载点。

2.2 煤仓设计

东翼煤仓由仓顶硐室、煤仓上缩口、仓体、下缩口、给煤机硐室组成，煤仓上口布置在东翼胶带巷，为仓顶硐室（底板标高为-399.8m）；煤仓下口在东翼皮带下山巷道内，为给煤机硐室（巷道底板标高为-431.8m）。东翼煤仓形状为圆形立式，主体段长度27.8m，上、下缩口断面荒直径为8.6m，净直径为8m，掘进断面58.1m2，净断面为50.2m2；仓体断面荒直径为8.4m，净直径为8m，掘进断面55.4m2，净断面为50.2m2；给煤机硐室总长度12m，净高4.5m、宽4.6m。煤仓上缩口5m 和下缩口6.63m 采用锚网+钢筋混凝土浇筑联合支护，煤仓仓体段16.16m 采用锚网喷（双层网）支护。煤仓设计示意图如图2 所示。

图2 东翼煤仓设计示意图

2.3 煤仓施工

施工时先施工仓顶硐室、仓底硐室，再采用反井钻机在东翼胶带巷煤仓中心位置施工1 个Ф1.2m 钻孔作为溜矸孔，将煤仓上下硐室贯通，而后由上向下进行煤仓施工。

煤仓上口由上向下采用爆破法方法，循环进尺2.2m，爆破、出矸后首先采用锚、网初次支护，一次锚网喷支护施工至5m。再由下向上进行C30 钢筋砼浇筑永久支护，煤仓砼壁厚300mm，采用弧形金属装配式模板，规格1.02m×1m，弧形模板半径4.01m。浇筑4m 后，通过爆破将底板平整后施工煤仓上缩口。

煤仓上缩口横向布置1 根45#、4 根40#工字钢为主梁，间距1 000mm/1 150mm 两头深入仓壁300mm，主梁上再纵向布置一层22kg/m 矿用轨道，间距300mm，两头深入仓壁300mm，两端用混凝土浇筑固定、强度为C20，最后在工字钢上铺设3mm厚钢板，钢板上再浇筑200mm 厚混凝土，强度C30，混凝土上平面与巷道底板平齐，各构件连接及接触点均采用焊接，临时缩口根据运料口、人行口等现场情况先调整，最后恢复到设计。煤仓上缩口施工示意图如图3 所示。

图3 东翼煤仓上下口施工示意图

采用钻爆法施工仓体中间段时，循环进尺2.2m，从上一片网底部至底板完成排矸时，平整底板，进行喷浆支护后方可进行下一个循环的施工作业。仓身段与浇筑段搭接茬处喷浆时顺平，施工下口段时绑扎钢筋，下放模板、立模，放置环形浇筑口，校模，进行浇筑混凝土施工，掘进施工至与给煤机硐室全断面贯通，浇筑至斜面位置。当煤仓施工到最后5m 时，施工前首先在煤仓下口留足够的矸石距给煤机硐室顶板3m 左右，然后架设12#工字钢棚，间距1～1.7m，防止岩柱自然垮落。

施工下缩口及给煤机硐室时，煤仓漏斗口部分与给煤机硐室连接部分要连续整体浇筑混凝土。待硐室墙体砼达到一定强度后开始绑扎仓板及主次梁、煤仓漏口钢筋，同时安设预留件。经验收后一次整体连续浇筑砼。

煤仓下口布置L1 梁4 根、L2 梁1 根，L3 梁4根，分别为钢筋混凝土梁。L1 梁长度5.5m，宽0.5m，高1.4m，L2 梁长度5.5m，宽0.5m，高1m，L3 梁长度2.48m，宽0.5m，高1.4m。主、次梁及漏口钢筋采用Φ20mm、Φ22mm，Φ25mm 螺纹钢，纵筋与横筋交点处均用双股14#铁丝绑扎。漏口四周预埋D40×4 钢管共计16 根，每根长度1.4m，预埋时，严格按照皮带中心线进行定位。煤仓下口施工示意图如图3 所示。

仓壁砼8～12h 后拆模，给煤机硐室顶板与溜煤口至少3 天以后拆底模。仓壁拆模时按由上到下的顺序拆模，拆除模板时，操作人员必须站在安全地点，带好保险带，并找好退路，并有专人指挥，以防模板垮落伤人，每次拆除的模板要按规格分类涂油摆放整齐。拆模后必须连续洒水养护28d 以上，7d 以内每班洒水1 次，7d 以后每天洒水1 次。

3 掘进工艺优化

3.1 出矸工艺优化

爆破后的煤矸部分经溜矸孔自溜至给煤机硐室，部分采用MWD5.5/0.28L 型挖掘机扒到溜矸孔溜至给煤机硐室。爆破后的煤经东翼皮带下山运至主井煤仓，矸石通过耙装机、矿车出矸，通过挖掘机辅助出矸提高了出矸效率，降低了劳动强度。

3.2 立体交叉作业

在东翼胶带巷平行施工2 个煤仓，中心间距29.1m。1#煤仓与2#煤仓各有一段5m 全煤段。施工时首先在2#煤仓下口安装耙装机，完成5m 全岩段施工出矸。其次将东翼皮带延伸至1#煤仓下口，进行1#煤仓5m 全煤段施工，出煤并浇筑1#煤仓。再次将皮带缩至2#煤仓下口，进行2#煤仓5m 全煤段施工，出煤并浇筑2#煤仓。然后将耙装机挪至1#煤仓下口，进行1#煤仓全岩段施工。通过2 个煤仓全煤段的立体交叉施工，既缓解了矿车供应紧张的问题又提高了施工效率。

3.3 平行交叉作业

东翼胶带巷作为南四胶带巷、4301 皮带顺槽掘进分煤矸运输的关键路线，施工煤仓过程中影响皮带运输则制约整个四采区的采掘计划，为此将东翼胶带巷皮带进行吊挂保护、保障皮带正常运输，确保煤仓掘进不影响四采区掘进出煤、出矸。

3.4 挖掘机使用安全技术措施

1）清理挖掘机机体内的附着杂物，拆除挖掘机易坠落的组件，摘除机身配备的灭火器。

2）在仓口前固定好后，使用轨道铺设挖掘机跑道，铺设高度与封口门高度一致，挖掘机司机将挖掘机开至封口盘上，停稳放牢，使用起吊钢丝绳进行捆吊，将封口门推至仓口。

3）起吊前，使用φ18.5mm 钢丝绳编制的绳套与挖掘机的吊装环牢固连接；绳套必须插接，插接长度不小于钢丝绳直径20 倍（长度不低于400mm）；钢丝绳套必须专用，并且专人每班检查，对于易折及易磨段使用皮套保护，防止磨损钢丝绳。

4）使用绞车起吊挖机，绞车司机必须精力集中，听清信号，听从现场跟班副队长的指挥，采用慢速平稳提升。

5）挖掘机进行吊装前；使用大绳与挖掘机两侧拴接，起吊后，使用大绳稳住挖掘机，待挖掘机停止摆动稳定后，检查钢丝绳套、吊点安全情况。

6）挖掘机慢速下放，并进行适当调整后，通过煤仓上锁口封口盘预留口放下到掘进工作面；下放及起吊过程中安排专人看护挖掘机电缆。

7）挖掘机下放到工作面后，进行调整，要保证挖掘机平稳，不得有大角度倾斜，待停稳后将钢丝绳套拆掉，钢丝绳进行回收，仓口定点悬挂，专绳专用。

4 结 论

1）济宁市金桥煤矿东翼1、2#煤仓采用圆形、垂直式施工，煤仓直径8m，上下缩口采用“锚网+ 钢筋混凝土浇筑”永久支护、仓体采用锚网喷支护。

2）采用反井钻施工溜矸孔，掘进期间利用挖掘机辅助出矸，降低劳动强度。

3）采用立体交叉作业施工1、2#煤仓全煤段，配合耙装机、皮带机出矸、出煤，提高掘进效率。

4）吊挂东翼胶带巷皮带，东翼煤仓与四采区掘进平行交叉作业，保证矿井采掘接续稳定。