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千米井下的煤倉是煤礦安全生產(chǎn)過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但常常由于技術(shù)條件、施工條件、地質(zhì)因素等影響，損壞、變形等一直成為制約礦井安全生產(chǎn)和發(fā)展的一大難題。在陜煤集團(tuán)銅川礦業(yè)公司下石節(jié)礦有這樣一個(gè)科技攻關(guān)小組，在面對該礦地質(zhì)條件復(fù)雜，常規(guī)煤倉施工不能有效滿足安全生產(chǎn)的情況下，用他們的智慧和才華創(chuàng)造了陜西煤炭系統(tǒng)唯一的壁掛式直立煤倉。
老難題變新難題原有工藝水土不服。下石節(jié)煤礦原有214煤倉給煤硐室長期受到周圍采動(dòng)影響，原有承重結(jié)構(gòu)變形破損嚴(yán)重等情況一直阻礙礦井的安全生產(chǎn)，對此，攻關(guān)小組的技術(shù)人員多次深入井下現(xiàn)場實(shí)地勘察后發(fā)現(xiàn)：在高應(yīng)力作用下，硐室承載結(jié)構(gòu)及圍巖將處于較大范圍的剪切屈服狀態(tài)，混凝土承載結(jié)構(gòu)因圍巖的強(qiáng)烈擠壓而發(fā)生拉伸破壞，從而導(dǎo)致給煤硐室混凝土承載結(jié)構(gòu)極易發(fā)生破壞；硐室底板炭質(zhì)泥巖及根土巖遇水后膨脹及弱化，導(dǎo)致底板圍巖強(qiáng)烈鼓出，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土承載結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞。面對這一情況，攻關(guān)小組采取有效排水措施等方法，但均不能從根本上解決煤倉因給煤硐室圍巖易受水、壓力等因素影響，特別是給煤硐室強(qiáng)烈底鼓導(dǎo)致煤倉不能安全、高效使用的難題。老問題未解，新難題又發(fā)生，面對傳統(tǒng)工藝的水土不服，攻關(guān)小組在多方論證和商討后，得出的結(jié)論是只有另辟蹊徑。
科學(xué)巧解困局新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。攻關(guān)小組進(jìn)行了縝密的科學(xué)論證和技術(shù)分析，并積極與上級技術(shù)部門和專業(yè)科研機(jī)構(gòu)院校聯(lián)系，對存在問題進(jìn)行了梳理，大家認(rèn)為，既然214煤倉給煤硐室混凝土承載結(jié)構(gòu)受圍巖、水及壓力的長期影響而變形破損嚴(yán)重，不能滿足礦井正常生產(chǎn)需要，那就從新掘的3#煤倉入手，從保證3#煤倉的長期安全使用要求出發(fā)，根據(jù)3#煤倉的圍巖條件及其與周圍工作面的相對位置關(guān)系等地質(zhì)采礦條件，綜合運(yùn)用理論分析、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬等研究方法，詳細(xì)分析了214煤倉給煤硐室失穩(wěn)破壞原因及其穩(wěn)定性影響因素，并在此基礎(chǔ)上開展了新型壁掛式直立煤倉的設(shè)計(jì)研究。
為有效解決該礦井下4-2號煤層底板圍巖松軟、遇水急劇膨脹、煤倉下口給煤硐室支護(hù)等難點(diǎn)問題，攻關(guān)小組制定了切合實(shí)際的施工方案和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對施工過程中的布筋、混凝土配比、澆筑等工藝進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計(jì)，深入現(xiàn)場全程跟蹤指導(dǎo)區(qū)隊(duì)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)施工。利用沿井筒周向均勻布置的特制工字鋼梁的特殊結(jié)構(gòu)，有效改善了煤倉面板的受力結(jié)構(gòu)，通過將工字鋼梁懸掛固定到煤倉倉壁上，取消了下部支撐，然后整體澆筑形成高15米，直徑5米的壁掛式煤倉，大大節(jié)約了給煤硐室空間。同時(shí)，對3號煤倉下口上下10米范圍內(nèi)暗皮帶井進(jìn)行提前加固，在原有支護(hù)基礎(chǔ)上采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索配合單體工字鋼梁復(fù)式支護(hù)，有效提高支護(hù)承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高3號煤倉的安全性和穩(wěn)定性。
壁掛式直立煤倉在下石節(jié)煤礦井下使用效果表明，該煤倉結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、安全可靠、便于維護(hù)，在類似條件下，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，累計(jì)每年為該礦節(jié)約資金197萬余元。
壁掛式煤倉施工工藝不僅可以達(dá)到技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的施工要求，并且填補(bǔ)了國內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)空白。該項(xiàng)目申請了國家專利，獲得銅川礦業(yè)公司科技進(jìn)步一等。
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