1 .2陕西正通煤业有限责任公司 陕西咸阳 713600
3.山东能源淄博矿业集团有限责任公司 山东淄博 255120
摘要：高家堡矿井二盘区201工作面为矿井正式投产前第二个采煤工作面，为确保矿井正常采掘接续，围绕其早日出面、具备设备安装条件，并为安全回采提供保障，必须加快西区胶带机头硐室、一二盘区集中排水系统等重点工程施工进度。经全面研究分析，为加快西区胶带机头硐室和一、二盘区集中排水泵房大断面全岩硐室施工速度，首先在其二次支护设计参数方面进行了深入优化。
关键词：大断面二次支护设计优化经济效益
一、项目实施的基本情况
（一）设计情况
西区胶带机头硐室设计总工程量68.7m，其中主体硐室1-1断面19.5m、2-2断面29.3m；设备壁龛3-3断面7.8m、4-4断面8.8m；拉紧装置液压站壁龛5-5断面3.3m。一、二盘区集中排水泵房设计总工程量165m，其中通道密闭门硐室A-A断面5.7m、卧泵硐室B-B断面31m、潜泵硐室C-C断面36.4m、配水巷D-D断面40m。
设计优化前后各硐室掘进断面及支护型式、参数详述如下：
1、西区胶带机头硐室
（1）主体硐室1-1断面：原设计掘进断面52.7m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度600mm，消耗C40混凝土222.3m3，消耗φ22mm螺纹钢筋17.8t；优化设计后掘进断面44.6 m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土68.3m3，消耗φ22mm螺纹钢筋6.8t，同时减少掘进工程量158m3
（2）主体硐室2-2断面：原设计掘进断面44m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度600mm，消耗C40混凝土284.8m3，消耗φ22mm螺纹钢筋22.6t；优化设计后掘进断面36.6 m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土92m3，消耗φ22mm螺纹钢筋9.1t，同时减少掘进工程量216.8m3。
（3）设备壁龛3-3断面：原设计掘进断面30.6m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度500mm，消耗C40混凝土52m3，消耗φ22mm螺纹钢筋4.9t；优化设计后掘进断面25.8m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土20.3m3，消耗φ22mm螺纹钢筋2t，同时减少掘进工程量37.4m3。
（4）设备壁龛4-4断面：原设计掘进断面32.5m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度500mm，消耗C40混凝土59.8m3，消耗φ22mm螺纹钢筋4.8t；优化设计后掘进断面27.6m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土23.6m3，消耗φ22mm螺纹钢筋2.3t，同时减少掘进工程量43.1m3。
（5）拉紧装置液压站壁龛5-5断面：原设计掘进断面16.7m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度400mm，消耗C40混凝土13.2m3，消耗φ22mm螺纹钢筋1.6t；优化设计后掘进断面14m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土6.5m3，消耗φ22mm螺纹钢筋0.6t，同时减少掘进工程量8.9m3。
2、一、二盘区集中排水泵房
（1）通道密闭门硐室A-A断面：原设计掘进断面14.7m2，二次支护采用单层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度300mm，消耗C40混凝土16.2m3，消耗φ22mm螺纹钢筋1.3t；优化设计后掘进断面10.8m2，二次支护取消，直接复喷成巷，同时减少掘进工程量22.2m3。
（2）卧泵硐室B-B断面：原设计掘进断面30.1m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度450mm，消耗C40混凝土209m3，消耗φ22mm螺纹钢筋22.2t；优化设计后掘进断面25.6m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土86.8m3，消耗φ22mm螺纹钢筋8.6t，同时减少掘进工程量139.5m3。
（3）潜泵硐室C-C断面：原设计掘进断面64.6m2，二次支护采用双层钢筋混凝土砌碹支护型式，砌体厚度600mm，消耗C40混凝土432m3，消耗φ22mm螺纹钢筋34.4t；优化设计后掘进断面51.5m2，二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土136.1m3，消耗φ22mm螺纹钢筋13.5t，同时减少掘进工程量476.8m3。
（4）配水巷D-D断面：掘进断面4.9㎡，其中30m原设计二次支护采用素混凝土砌碹支护型式，砌体厚度300mm，消耗C40混凝土55.8m³；优化设计后二次支护采用绑扎单层钢筋喷砼支护型式，喷砼厚度200mm，消耗C30混凝土38.4m³、φ22mm螺纹钢筋3.8t。
经以上设计优化，共节约C40混凝土1345.1m3，其中西区胶带机头硐室632.1m3，一、二盘区集中排水泵房713m3；共节约φ22mm螺纹钢筋62.9t，其中西区胶带机头硐室30.9t，一、二盘区集中排水泵房32t；共减少掘进工程量1102.7m3，其中西区胶带机头硐室464.2m3，一、二盘区集中排水泵房638.5m3。大大降低了建设投资。
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（二）施工情况
西区胶带机头硐室于2015年7月4日正式开工，采用普掘施工工艺、台阶法施工，8月12日完成主体硐室及设备壁龛掘进和一次支护施工；2016年1月3日至2月4日完成二次绑筋喷砼支护；3月2日至25日完成设备基础掘砌施工，具备设备安装条件。总工期历时96天。
一、二盘区集中排水泵房于2015年11月12日正式开工，主体硐室采用普掘施工工艺、台阶法施工，卧泵及潜泵主体硐室掘进和一次支护施工于2016年1月14日完成、二次绑筋喷砼支护于3月25日完成；潜水泵坑及配水巷掘砌施工于5月28日全部完成，具备设备安装条件。总工期历时184天，其中包括施工30m泵房管子道斜巷段工期10天。
通过对西区胶带机头硐室和一、二盘区集中排水泵房主体硐室及相关壁龛、配水巷二次支护型式进行设计优化，大大减少掘进及二次钢筋混凝土砌碹支护工程量，简化钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑等繁琐的施工工序，缩短施工工期约58天，其中西区胶带机头硐室工期缩短21天，一、二盘区集中排水泵房工期缩短37天。
三、现场效果及产生的经济效益
（一）现场效果
西区胶带机头硐室和一、二盘区集中排水泵房均已按优化后的二次支护型式施工完毕，目前均已投入使用，实践证明优化后的支护强度完全满足现场安全及使用要求。
（二）经济效益分析
根据《煤炭建设井巷工程消耗量定额（2007基价）》测算，本项目产生直接经济效益如下：
1、西区胶带机头硐室
（1）主体硐室1-1断面：设计长度19.5m，按原设计测算单价59488元/m，优化设计后34386元/m，节约建设投资（59488-34386）×19.5=48.9万元。其中包括人工费18.1万元、机械费0.6万元、材料费30.2万元。
（2）主体硐室2-2断面：设计长度29.3m，按原设计测算单价50146元/m，优化设计后29005元/m，节约建设投资（50146-29005）×29.3=61.9万元。其中包括人工费23.2万元、机械费0.6万元、材料费38.1万元。
（3）设备壁龛3-3断面：设计长度7.8m，按原设计测算单价35314元/m，优化设计后21694元/m，节约建设投资（35314-21694）×7.8=10.6万元。其中包括人工费3.8万元、机械费0.8万元、材料费6万元。
（4）设备壁龛4-4断面：设计长度8.8m，按原设计测算单价36081元/m，优化设计后22574元/m，节约建设投资（36081-22574）×8.8=11.9万元。其中包括人工费4.5万元、机械费0.8万元、材料费6.6万元。
（5）拉紧装置液压站壁龛5-5断面：设计长度3.3m，按原设计测算单价20988元/m，优化设计后13151元/m，节约建设投资（20988-13151）×3.3=2.6万元。其中包括人工费0.9万元、机械费0.9万元、材料费0.8万元。
合计节约建设投资：48.9+61.9+10.6+11.9+2.6=135.9万元。
2、一、二盘区集中排水泵房
（1）通道密闭门硐室A-A断面：设计长度5.7m，按原设计测算单价16628元/m，优化设计后9498元/m，节约建设投资（16628-9498）×5.7=4.1万元。其中包括人工费1.6万元、机械费0.3万元、材料费2.2万元。
（2）卧泵硐室B-B断面：设计长度31m，按原设计测算单价33767元/m，优化设计后15671元/m，节约建设投资（33767-15671）×31=56.1万元。其中包括人工费21.9万元、机械费2.5万元、材料费31.7万元。
（3）潜泵硐室C-C断面：设计长度36.4m，按原设计测算单价58083元/m，优化设计后35407元/m，节约建设投资（58083-35407）×36.4=82.5万元。其中人工费28.7万元、机械费2.2万元、材料费51.6万元。
（4）配水巷D-D断面：设计长度40m，其中30m按原设计测算单价5311元/m，优化设计后4833元/m，节约建设投资（5311-4833）×30=1.4万元。其中人工费1万元、机械费0.2万元、材料费0.2万元。
合计节约建设投资：4.1+56.1+82.5+1.4=144.1万元。
（三）工期比较
西区胶带机头硐室于2015年7月4日正式开工，按原设计施工预计2016年4月15日主体工程竣工，总工期117天；优化设计后主体工程已于3月25日全部竣工，具备设备安装条件，总工期历时96天，工期提前21天。其中主体硐室1-1断面工期提前9天、2-2断面工期提前11天、设备壁龛3-3和4-4断面工期提前6天、拉紧装置液压站壁龛5-5断面工期提前1天。
一、二盘区集中排水泵房于2015年11月12日正式开工，按原设计施工预计2016年7月4日主体工程竣工，总工期211天；优化设计后主体工程已于5月28日全部竣工，具备设备安装条件，总工期历时184天，工期提前37天。其中通道密闭门硐室工期提前4天、卧泵硐室工期提前7天、潜泵硐室工期提前22天、配水巷工期提前4天。
四、总结
此次设计优化项目共节约建设投资135.9+144.1=280万元，缩短施工工期21+37=58天。创造了较高的经济效益，并为高家堡矿井201工作面主煤流运输系统和一、二盘区正式排水系统早日形成奠定了基础。
论文作者:杨军伍1,许德新2,孟庆海3
论文发表刊物:《基层建设》2016年17期
论文发表时间:2016/11/29
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