随着我国煤炭事业的迅速发展，大中型矿井煤炭产量逐年提高，储量较小的煤仓已经不能满足生产的需要，大部分矿井开始改建、施工大断面垂直煤仓。矿井煤仓虽然是比较重要、复杂井巷工程，但因各个矿井对煤仓施工次数较少，加之较复杂的煤仓往往分包给专业队伍施工，造成矿井在煤仓施工方面经验较少。文章以军城煤矿施工大断面垂直煤仓为例，从提高施工效率、保证施工安全入手，对大断面煤仓施工技术进行研究探讨。该施工技术主要对施工工艺及现场劳动组织管理进行了优化调整，同时对煤仓掘进、支护等具体施工方法进行了重点阐述。实践证明，该技术的应用不仅提高了施工效率，而且保证了安全生产。
1 ·工程概况
军城煤矿煤仓主体为圆柱形，下口呈漏斗形，垂直高度为20m，仓体净直径为9000mm，荒径为9400mm。S掘=69. 4m2，S净= 63. 6m2。仓体采用锚网喷二次支护，煤仓下口采用钢筋混凝土砌碹支护。煤仓所在岩层为砂岩，其硬度系数f = 4 ～ 6，单轴饱和抗压强度Rb = 40 ～ 60MPa，为稳定岩层。煤仓仓体剖面图如图1所示。
2· 煤仓掘进
煤仓掘进包括仓体小断面反井施工和仓体刷大施工。
2. 1 钻机反井施工
早期煤仓施工主要采用垛盘法，木盘易被崩坏，造成施工速度慢、安全系数较低。钻机反井法施工安全性好，速度快，效率高，因此在仓体反井施工时优先考虑采用钻井法施工。施工用的反井钻机型号为LM － 300，钻机导孔Φ300mm，扩孔Φ1000mm。反井施工时，先在煤仓上口找准煤仓中心线作为钻机中心位置，安装调试好钻机后，先用Φ300mm 导孔钻头与煤仓下口硐室钻透，然后卸下导孔钻头，安上Φ1000mm 的扩孔钻头，按自下而上的顺序扩成Φ1000mm 的圆孔，该圆孔作为煤仓刷大施工的通风、卸矸、排水孔。
2. 2 煤仓刷大施工
煤仓刷大施工过程中，通过调整打眼、爆破参数达到最佳爆破效果，以提高循环进尺。同时加强行人、运输等关键环节管理，对施工中存在的主要安全隐患采取有效预防措施，确保施工安全。
2. 2. 1 施工工艺
煤仓仓体刷大施工按自上而下的顺序进行，采用打眼爆破的方法施工。打眼前，先敲帮，在确保安全的条件下进行打眼工作。放炮后，及时清除煤仓内的矸石，确保卸矸孔通畅，以便形成通风系统。为了保证施工安全，爆破的矸石清理完后，必须及时用4 块长× 宽× 厚= 2. 2m ×0. 2m × 0. 05m 的木板盖好卸矸孔，木板伸出卸矸孔边缘不低于0. 5m，木板间距为0. 1m，木板上部放置金属网以便人员站立、行走。同时要找净仓体壁悬矸危岩，检查断面规格是否符合设计要求，然后进行初喷浆、打锚杆挂网进行支护。
为了提高掘进效率，控制仓体成型，根据仓体岩层硬度及爆破效果，将炮眼深度控制在1. 5m; 周边眼间距不大于0. 3m，其装药量为160g; 其它炮眼间距不大于0. 6m，装药量不大于480g。采用全断面一次爆破，循环进尺为1. 2 ～ 1. 5m。
2. 2. 2 行人、运输安全管理
1) 施工期间，为了便于施工人员上下煤仓，需在煤仓内安设梯子，梯子上端弯曲成钩，并悬挂在Φ75mm 的钢管上，钢管用仓体壁上的锚杆固定牢固，用Φ18. 5mm 的钢丝绳从管子中间穿过，并将钢丝绳两端用锚杆固定，用Φ15. 5mm 的钢丝绳做保险绳，2 根保险绳分别从梯子第一个横撑下穿过并用绳卡子固定在Φ18. 5mm 的钢丝绳上，保险绳用8#铁丝套在梯子两侧的竖撑上以防保险绳靠在一起失去平衡。需要搭接梯子时，下部梯子挂在上一个梯子上，并用2 根Φ15. 5mm 的钢丝绳套在一起。人员上下时必须手抓紧、脚蹬牢。每班必须设专人对人行爬梯进行检查，发现问题及时处理。
2) 运送物料时，首先在仓顶硐室吊装锚索上固定5t滑轮，使用直径不低于20mm 的麻绳做提升绳，麻绳的一端穿过滑轮固定在仓顶硐室的永久支护锚杆上，另一端输送施工用料，下料时必须确认物料捆绑的牢固程度，下放前通知下部施工人员撤出工作面，等料下放到施工位置后，施工人员方可进入工作面卸料。每班必须检查滑轮固定的牢固程度和提升麻绳的磨损情况，发现问题及时处理。另外，提升物料时人员必须撤出工作面后方可提升，提升时必须有一人监护，操作人员不少于三人，三人必须协调一致，用力均匀。每次下运混凝土前应及时通知仓内施工人员。在下运混凝土过程中，仓上人员与仓内人员应时刻保持联系，防止堵管，发现堵管要及时处理，停止下料。
2. 2. 3 防坠落安全措施
1) 施工前，先清除煤仓上口周围不小于1m 范围内的浮矸，防止施工时掉入煤仓，并在煤仓四周距煤仓不小于2m 处打好栅栏，禁止非施工人员进入。
2) 施工时，煤仓上口辅助人员及煤仓内施工人员必须佩带好保险带，保险带固定在Φ18. 5mm 的钢丝绳上，钢丝绳一端固定在煤仓顶部的锚索上，钢丝绳与锚索用绳卡固定牢固，绳卡数不少于3 个，另一端弯曲成环形并用绳卡固定，绳卡数不少于2 个，施工时将保险带套在钢丝绳环扣上。
3· 煤仓支护 煤仓支护主要包括临时支护和永久支护。采用初喷浆作为临时支护，既保证了施工安全，又使锚网支护与仓壁岩层达到最佳耦合，增强了支护效果。由于煤仓仓体所处岩层为砂岩，根据同岩层掘进巷道测知围岩松动圈厚度Lp = 0. 5 ～ 1. 0m，仓体壁采用锚网喷支护可满足支护要求，考虑煤仓服务年限较长，仓体刷大段采用锚网喷二次支护方式，即打锚杆挂网→喷浆→打锚杆挂网→复喷浆。仓体支护方式的优化，解决了传统锚网喷+ 钢筋混凝土浇注联合支护方式施工难度大、安全系数低的缺点。同时根据仓体承重及受力状况，对仓体收口( 漏斗口) 段采取特殊加强支护方式，增强了仓体的整体稳定性。
3. 1 临时支护
煤仓仓体以初喷浆作为临时支护。放炮后，首先对仓壁进行敲帮，清除活矸危岩，然后进行初喷浆。通过对仓体壁进行初喷浆，使仓体围岩得到及时封闭，防止了围岩风化，加固了围岩，阻止了围岩碎胀变形，保持了围岩的稳定性，增强了支护效果和安全系数。
3. 2 永久支护
永久支护主要包括煤仓主体和煤仓收口的支护。根据岩层稳定性及仓体各部位承重、受力状态，对主体和收口支护方式进行优化改进，提高了施工效率。
1) 煤仓主体。煤仓主体采用锚网喷二次支护，支护厚度200mm，锚杆采用Φ18mm × 1700mm 树脂锚杆，锚杆间排距1000mm × 1000mm，采用16#镀锌扎丝双股双排扣菱形绑扎，网片采用Φ6mm 钢筋焊接的2000mm × 1000mm 金属网，网片搭接量不低于100mm，扣连接间距不小于200mm。一次支护时初喷混凝土为80mm，打锚杆挂网后再喷40mm，然后进行二次支护，复喷80mm，二次支护时锚杆穿插于一次支护之间，锚杆间排距、网片规格、网片搭接量、扣连接间距、绑扎方式不变，喷混凝土标号为C20。每根锚杆配1 卷CK2550 树脂锚固剂。
2) 煤仓收口。仓体收口( 漏斗口) 采用“锚网喷+ 钢筋混凝土浇注”联合支护，支护厚度50mm，锚杆采用Φ18mm × 2100mm 树脂锚杆，每根锚杆配CK2550 树脂锚固剂1 卷，锚杆间排距800mm × 800mm，网片采用Φ6mm 钢筋焊接的2000mm × 1000mm 金属网，网片搭接量不低于100mm，扣连接间距不小于200mm，用16#镀锌扎丝双股双排扣菱形绑扎。放炮后先按设计规格找够巷道尺寸、清除巷道浮矸，喷混凝土80mm，然后进行锚网支护。一次支护结束后再进行钢筋混凝土浇注，砌体厚350mm，内配筋距喷体80mm，外配筋距钢板5mm，配筋间距220mm，砌混凝土标号为C30。浇注前按设计要求布置好配筋，竖筋按设计间距均匀布设，横筋布设时控制好间距，横筋两端搭接时搭接量不小于350mm，横筋与竖筋用16#扎丝绑扎牢固，用Φ6mm 钢筋做内外筋的肋筋，肋筋两头弯钩与外筋连接，连接处用16#扎丝绑扎加固，肋筋布设间距不得超过600mm。配筋安设好后，在外层加装厚度为20mm 的锰钢板，在锰钢板内侧用Φ8mm 钢筋焊接固定钩，将固定钩与配筋固定，钢板接缝处用电焊焊接密实，防止跑浆。砌混凝土时将I25b 工字钢焊接成的规格为1050mm × 1300mm 锁口梁一并砌入。煤仓收口处支护示意图如图2所示。
4 ·煤仓施工劳动组织管理
1) 施工中必须抓住占用时间较多的关键工序，合理配置人员及设备，缩短施工时间，提高施工效率。因煤仓仓体断面较大，炮眼个数达100 个以上，打眼时间占一个循环时间60%以上，因此必须根据作业空间合理安排作业人员和打眼机具，减少循环作业时间，达到快速施工的目的。
2) 施工中必须实行正规循环作业，认真分析各工序间相互衔接关系，在确保安全的前提下，实现工序间交叉平行作业，从而缩短循环作业时间，提高施工效率。例如在布设炮眼及煤仓仓体二次支护过程中，两工序可实行平行作业，缩短施工时间，达到快速安全施工。
5 ·结语
大断面垂直煤仓施工过程中，通过对施工工艺、支护工艺及劳动组织的优化调整，施工效率提高了30% 以上，杜绝了安全事故的发生，达到快速安全施工的目的。该快速安全施工技术值得在相同或相近施工条件的矿井推广应用。