锚栓锚固锰钢板衬砌在储矿仓支护中的应用

锚栓锚固锰钢板衬砌在储矿仓支护中的应用
    赵海明 李建奇
 (中冶集团华冶资源开发有限责任公司北票分公司，辽宁 北票市 122104)
 
 摘　要：储矿仓在矿山储矿、保证矿山正常生产能力等方面起到了极其重要的作用，在保证其实用性的前提下，采用结构简单合理的锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式可以降低成本，缩短施工工期，质量上可靠，安全上也有保证。
 关键词：支护形式；锰钢板；锚栓锚固；施工工艺环节；
 1.前言
 储矿仓在矿山储矿、保证矿山正常生产能力等方面起到了极其重要的作用，是矿山的瓶颈工程，设计单位在其支护上采取了比较复杂的支护形式，以保证其实用性，由于支护的复杂性，使得施工难度大大增大。
 在保证储矿仓实用性的前提下，寻找一种经济、实用、快速、安全的支护形式对施工企业来说是非常可求得到的。辽宁省北票保国铁矿铁蛋山矿区储矿仓原设计支护形式采用比较复杂的锰钢板挂靠支护形式，存在着很多的不合理，施工上工艺环节多，施工过程中存在着很好的安全隐患，使用上其耐久性差；为克服设计、施工及其使用上的不足，改变原设计支护形式，采取锰钢板锚固衬砌支护形式是比较合理的，不但增加了其实用性、耐久性，还节约了成本，加快了施工进度，减少了工艺环节，质量上也能保证。
 2.锰钢板挂靠衬砌支护形式描述
 保国铁矿矿蛋山矿区原矿石仓正常段设计净直径6.0m，变断面段高5.05m，正常段通过矿仓变断面段与下溜口连接，其支护厚度和支护结构与正常段相同，采用C25混凝土支护，支护厚度400mm，支护结构由矿仓中心向外分别为：锰钢板，H型钢，200mm厚单层钢筋混凝土，结构件之间的联接为：锰钢板挂靠在150mm×150mmH型钢上，H型钢通过规格为直径×长度=φ24mm×1.0m的锚杆与螺母固定在混凝土上，支护结构详见图2.1-1。
 2.1锰钢板挂靠支护特点
 2.1.1H型钢通过锚杆与螺母及弹簧垫圈连接，与混凝土面呈不耦合接触，锰钢板挂靠在H型钢上，每块锰钢板挂靠在两层H型钢上；锰钢板与混凝土之间没有充填物，是空的；
 2.1.2每块锰钢板上设计有两个槽型钩，并设有一个吊装孔，其结构尺寸详见图2.1.1-1；
        2.1.3原设计正常段每块锰钢板重94.158kg，变断面段锰板钢重量在94.158～243.512kg，锰钢板总块数1236块，锰钢板总重量118494.126kg；
 3.锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式与锰钢板挂靠支护开式比较
 其储矿仓基本结构尺寸及混凝土标号，支护厚度同原设计；其支护结构形式发生变化，采用锚栓锚固锰钢板衬砌支护结构形式，支护结构由矿仓中心向外分别为：锰钢板，双层钢筋混凝土，锰钢板通过锚栓锚固在混凝土里，锚栓规格为直径×长度=φ28mm×350mm，支护结构详见图3.1-1。
     3.1锚栓锚固锰钢板衬砌支护特点
 3.1.1结构特点
 1、锚栓规格为直径×长度=φ28mm×350m，锚栓一头加工成扩大头，扩大头直径为φ48mm，长度为30mm，护大头与杆体之间为25mm长度的圆台，可以直接锚固锰板；锚栓整个长度350mm，直接浇注在混凝土中；锚栓杆直径为φ28mm，锰钢板与混凝土之间是混凝土充填物，是实的。详见图3.1.1-1；
 3.1.2锰钢板通过锚栓锚固与混凝土紧密接触；
 3.1.3锰钢板设计有3到4个锚栓孔，锚栓孔正面直径为φ52mm，深度为35mm，背面设计有锚栓杆体导向体，导向体外径为φ110mm，内径为φ32mm，高度为35mm，锰钢板正面容纳锚栓扩大头的孔比锚栓扩大头大5mm，避免了矿石对锚栓的磨损；锰钢板上的锚栓孔正好与锚栓扩大头卯合；锰钢权锚栓孔可以兼作吊装孔用；其结构尺寸详见图3.1.1-2；
 3.1.4正常段每块锰钢板重493.608kg，变断面段锰板钢重量在139.981～306.15kg，锰钢板总块数289块，锰钢板总重量118494.126kg，锰钢板单体重量增加了，但总重量没变，而且块数减少了近三分之二；
     
  3.2施工工艺环节上的特点
 锚栓锚锰钢板衬砌支护主要施工环节有3 个；直接用锰钢板作模板用，从而节省了模板费用，还节省了支模和拆模的时间；取消了H型钢，不用进行锚杆施工以及安装H型钢，从而节省了时间和成本。
 3.3与原设计在质量、安全、效益上的比较
 3.3.1质量
 1）锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式采用支护厚度340mm的双层钢筋混凝土使用质量上得到了保证，提高了矿仓的耐久性；
 2)锚栓直径为φ28mm，提高了锚栓的抗剪力；
 3）厚度为60mm的锰钢板比厚度为50mm的锰钢板耐磨性要强；
 4）锰钢板通过3到4根锚栓锚固，提高了锰钢板的稳固性；
 5）锰钢板通过锚栓导向体与混凝土浇注成一体，增加了锰板板的牢固性。
 3.3.2安全
 1）工艺环节减少，减少了很多不安全因素；
 2）锰钢板块数减少，缩短了施工时间，从而提高了安全性。
 3.3.3效益分析
 以原矿仓为例。
 1）工期：
 从表3.2.3-1-1和表3.2.3-1-2可知，锚栓锚因锰钢板衬砌支护比锰钢板挂靠衬砌支护工期上节省21天。
 2）成本
 从表3.2.3-2-1和表3.2.3-2-2可知，锚栓锚固锰钢板衬砌支护比锰钢板挂靠衬砌支护成本上节省272456.8元。
 锚栓锚固锰钢板衬砌支护施工工期 表3.2.3-1-1
序号 工艺名称 时间（天） 备注
1 绑钢筋（双层） 6 
2 安装锰钢板 12 
3 浇注混凝土 12 
4 合计 30 本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点范文格式范文查看
 锰钢板挂靠衬砌支护施工工期  表3.2.3-1-2
序号 工艺名称 时间（天） 备注
1 绑钢筋（单层） 3 
2 支模板 5 
3 浇注混凝土 7 
4 拆模板 4 
5 打锚杆眼 5 
6 注锚杆 10 
7 安装H型钢 7 
8 挂锰钢板 10 
 合计 51 
 锰钢板挂靠衬砌支护成本 表3.2.3-2-1
序号 工艺名称 单位 工程量 单价 费用（元）
1 绑钢筋（单层） t 4.138 11000 45518
2 加工安装H型钢 t 18.04 7500 138000
3 混凝土 m3 61.06 910 55564.6
4 模板 t 15.6 6000 93600
5 安装锚杆 根 1266 60 75960
6 加工安装锰钢板 t 118.49 2000 236980
7 工期 天 21 4050 85050
8 动力电 天 21 650 13650
 合计    744322.6
 
 锚栓锚固锰钢板衬砌支护施工成本 表3.2.3-2-2
序号 工艺名称 单位 工程量 单价 费用（元）
1 钢筋（双层） t 9.476 11000 104236
2 混凝土 m3 103.8 910 94459.8
5 锚栓 t 3.29 11000 36190
7 加工安装锰钢板 t 118.49 2000 236980
 合计    471865.8
 由以上比较可知，采用锚栓锚固锰钢衬砌支护具有结构简单合理，成本降低，施工工艺环节减少，质量上有保证，安全上可靠等优点。
 4.锚栓锚固锰板钢衬砌支护施工工艺流程及操作要点
 4.1.锚栓锚固锰钢板支护工艺开工前需作好提升系统布置、封口盘制作、溜灰系统、通讯信号系统、井下操作平台等辅助工程。
 4.2施工工艺
 绑钢筋（双层）→(加工锰钢板)安装锰钢板→浇混凝土
 4.2.1绑钢筋
 掘进储料仓断面验收合格情况下进行绑钢筋施工。
 下放中心线，由井口标高确定变断面上口位置，在中心线上作标记，由下溜口确定变断面四个面的方位，以净断面为基准面进行拉线，在上口四个角拉线，上口四角与对应的下溜口四角拉线，大样放好后，进行绑钢筋，下层钢筋到锰板上面距离为350mm，下层钢筋与岩面用钢筋支架；上层钢筋到锰板上面距离40mm，两层钢筋之间的间距为150mm，上下层钢筋用横筋连接，变断面双层钢筋一次性绑完。
 正常段钢筋绑扎，先下放矿仓中心线，用中心线控制里外层钢筋半径，先绑外层后绑里层钢筋；圈筋按设计长度进行搭接，采用焊接搭接，立筋按设计长度进行进行搭接，采用绑扎搭接；里外层之间通过连接筋进行联接。
 4.2.2锰钢板和锚栓
 1、委托合格厂家根据设计图纸及质量要求加工锰钢板和锚栓。
 2、安装锰钢板
 安装锰钢板是矿仓施工中重要内容。
 1）安装变断面段锰钢板，按绑钢筋中的规定，先用线绳放大样；安装正常段锰钢板时，要下放矿仓中线来控制锰钢板安装的净半径。
 2）安装变断面段锰钢板时，每层锰钢板先安装边角异型锰钢板，再安装非异型锰板；
 3）吊装锰钢板时，井口人员及时井下人员准备接货，井下人员必须站在安装地点，目接锰钢板，当锰钢板接近目的地时，及时通知井口人员，井口和井下人员必须用信号联系，要配合好，当锰钢板就位后，再将钢丝绳提起，是否下下一块锰钢板，由井下人员决定，必须由井下人员下达下一块锰钢板的指令，井口人员才能下锰钢板；本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点范文格式范文查看
 4）固定锰钢板，根据锰钢板背面到岩面的实际距离，加工不同长度的钢筋作为支撑钢筋，钢筋直径为φ18mm，将钢筋焊接在锰钢板上，每块锰钢板至少焊接4 根钢筋，并将支撑钢筋与主体钢筋焊接在一起；将锚栓窜过锚栓孔，并将锚栓与主体钢筋焊接在一起；
 5）每层锰钢板安装完后，检查净断面是否达到设计要求，合格后，锰钢板与锰钢板之间从正面用φ16mm连接钢筋焊在一起，上下焊两层，等浇注完混凝土24小时，再将连接钢筋用电焊取下。
 4.2.3浇注混凝土
 每安装完一层锰钢板就开始浇注混凝土，混凝土应浇到锰钢板上沿100mm处，便开始安装上层锰钢板。
 1）在地表搅拌站按设计配合比搅拌混凝土干料；
 2）在井下井口安装一台搅拌机，加水搅拌；
 3）开始下料时井口人员通知井下人员准备接料；由人工将搅拌好的混凝土料铲入入料口，通过溜灰管送至浇注地点，每层混凝土料不应超过300mm厚，沿锰钢板一圈均匀浇注，浇到够一层时，井下人员及时通知井口停止下料；
 4）振捣混凝土，安排两台振动棒，对称振捣，不得漏振和过振，振捣完，由井下人员及时通知井口人员准备下料开始浇注下一层。
 5.质量控制
 5.1对锰钢板、水泥、钢筋、砂、碎石等及时收集合格材料证明；锰钢板要认真进行验收，检查锰钢板几何尺寸是否附合设计；严禁不合格材料进入工程实体；
 5.2技术：在工程开始施工前，对设计图纸进行认真的自会审，提出设计中存在的问题，及时采用补充设计；对施工班班组进行技术交底，书面技术交底，有必要进行现场示范交底；测量人员放好控制点线：中线，基准线等，并现场给施工班组进行交底；技术质量人员现场跟踪进行技术指导和质量监督检查；
 5.3施工：每道工艺施工时必须用中线和测量放样线进行控制；
 5.4钢筋控制标准：主箍筋钢筋距离误差控制在±10mm，内外层钢筋距离误差控制在±20mm，钢筋搭接差误不超过±20mm，内外层钢筋半径误差不超过±20mm；
 5.5锰钢板控制标准：锰钢板净断面半径误差为0～+20mm，锰钢板之间错台控制在±5mm；锰钢板支架钢筋及连接钢筋必须和锰钢板接牢固，锚栓必须和内外层钢筋焊接牢固；
 5.6混凝土控制标准：混凝土坍落度控制在40mm～60mm；混凝土试块每浇注50m3至少制作一组混凝土试块，试块28天强度合格率100%；浇注混凝土分层厚度不超过300mm；振捣混凝土覆盖面100%。
 6.安全措施
 6.1严格按安全操作规程施工，严格遵守国家标准规程。
 6.2作业人员必须佩戴安全带；安全带必须拴在牢固的构件上，每次使用前必须检查，发现损坏时，必须立即更换。乘双层吊盘或在双层吊盘上作业时,必须系好安全带；
 6.3溜灰管、溜灰节必须固定牢固；
 6.4每班必须检查提升系统各部件的连接、声光信号及通讯装置、钢丝绳及绳卡、风水管接头等是否完善牢固，如有损坏或故障，要及时处理后方准作业；
 6.5井口上面的废石、杂物等须及时清除，以防坠落伤人；
 6.6工作面应采用36伏；电控信号采用不高于36伏的安全电压；在井筒内敷设电缆的夹子、卡箍或其它夹持装置，要能承受电缆重量，且不得损坏电缆的外皮；
 6.7钢筋等工作应在地面进行；起吊钢筋、脚手架、锰钢板时，规格必须统一，不准长短参差不一；下放锰钢板每次只能下放一块；
 6.8电焊工程
 6.8.1操作前电焊机、电源开关及线路是否良好，金属外壳应有安全可靠接地或接零，进出线应有完整的防护罩，进出线端应用线鼻子接牢，严禁暴露；
 6.8.2焊机必须采用接零和漏电保护，以保证操作人员的安全；
6.8.3施工期间应保证通风畅通；
 6.8.4焊割点周围和下方应采取防火措施，并应指定专人监护。
 7.结束
 保国铁矿原矿仓上采用锚栓锚固锰钢板衬砌施工总工期29天，2008年8月份正式投入使用，使用一年来原矿仓状况非常好，说明锚栓锚固锰钢板衬砌应用非常成功，
 实践证明，储矿仓采用锚栓锚固锰钢板衬砌支护形式，结合简单合理，施工工艺环节少，施工工期短，成本降低，质量可靠，安全有保证，可以在类似工程支护形式上推广应用。
 
 参考文献：
 [1]  张洪海，姜志功等.凌钢集团北票保国铁矿有限责任公司铁蛋山矿区深部开采初步设计[R] ，[267—2004]，山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司，2004，（4）。
 [2] 《建井工程手册》[S]，煤炭工业出版社。
 [3]  李翕然，韩志型，HW矿地下矿仓的修复[DB/CD]，中国学术期刊电子杂志社。
   ［4］李相军，铜绿山矿新主井矿仓堵塞治理方法［J］，采矿技术，2007，（2）。
 ［5］周高明，地下大断面硐室锚拱联合支护施工技术［A］，探矿工程，2004，（5）。

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