礦山巷道鋼拱架支護(hù)施工方案一、工程概況1.1工程基本信息本工程為某礦-500m水平運(yùn)輸大巷鋼拱架支護(hù)施工項(xiàng)目，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度800m，采用直墻半圓拱形斷面結(jié)構(gòu)，凈寬4.2m，凈高3.5m，其中拱高2.1m，墻高1.4m。巷道穿越巖層主要由砂質(zhì)泥巖（占比60%）和細(xì)砂巖（占比40%）組成，普氏系數(shù)f值2-4，巖層穩(wěn)定性中等，局部存在裂隙發(fā)育區(qū)域。巷道埋深500-550m，最大水平主應(yīng)力12MPa，預(yù)計(jì)涌水量5-10m3/h，瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井。1.2支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)鋼拱架采用36U型鋼加工制作，單榀重量1.2t，設(shè)計(jì)間距1.0m，全巷道共需安裝800榀。拱架單元間采用U型連接卡固定，縱向連接采用Φ20mm圓鋼拉桿，每榀設(shè)置4根，間距1.5m。拱腳處打設(shè)Φ25mm鎖腳錨桿，長(zhǎng)度4.0m，每側(cè)2根，配套K2350型樹(shù)脂錨固劑。背板采用100×50×1000mm松木材質(zhì)，按500mm間距環(huán)向布置，金屬網(wǎng)采用100×100mm網(wǎng)格，絲徑4mm的鋼筋網(wǎng)片，覆蓋整個(gè)支護(hù)斷面。二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備組織技術(shù)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，編制詳細(xì)的施工技術(shù)交底文件，明確各工序質(zhì)量控制點(diǎn)。采用BIM技術(shù)建立鋼拱架參數(shù)化三維模型，模擬構(gòu)件尺寸、節(jié)點(diǎn)連接及空間定位關(guān)系，生成三維技術(shù)交底文件。根據(jù)地質(zhì)資料，制定斷層破碎帶、涌水段等特殊工況的專項(xiàng)施工措施。測(cè)量部門(mén)建立井下導(dǎo)線控制網(wǎng)，每50m設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行精確放樣，確保巷道中線偏差不超過(guò)±50mm，高程偏差控制在±20mm內(nèi)。2.2材料準(zhǔn)備鋼拱架主體采用Q355B級(jí)鋼材，其屈服強(qiáng)度≥355MPa，抗拉強(qiáng)度470-630MPa，伸長(zhǎng)率≥20%。進(jìn)場(chǎng)鋼材需提供出廠合格證及力學(xué)性能檢測(cè)報(bào)告，每批材料按60t為一檢驗(yàn)批進(jìn)行抽樣送檢。鎖腳錨桿采用Φ25mm左旋螺紋鋼，長(zhǎng)度4.0m，抗拉強(qiáng)度≥500MPa。樹(shù)脂錨固劑選用K2350型，初凝時(shí)間3-5min，終凝時(shí)間≤10min，粘結(jié)強(qiáng)度≥8MPa。背板選用無(wú)腐朽、無(wú)裂紋的松木，含水率控制在15%-20%之間。所有材料進(jìn)場(chǎng)后分類堆放，鋼材存放需墊高300mm并覆蓋防雨布，錨固劑存放于陰涼干燥處，保質(zhì)期不超過(guò)6個(gè)月。2.3設(shè)備準(zhǔn)備主要施工設(shè)備配置如下：加工設(shè)備：數(shù)控型鋼冷彎?rùn)C(jī)（彎曲半徑調(diào)節(jié)范圍1.5-5m）、CO?氣體保護(hù)焊機(jī)（焊接電流150-350A）、型鋼切斷機(jī)（切斷能力≤50mm）、臺(tái)式鉆床（鉆孔直徑≤30mm）安裝設(shè)備：鋼拱架臺(tái)車（最小轉(zhuǎn)彎半徑5.98m，額定起重量3t）、液壓千斤頂（行程150mm，承載力10t）、激光定位儀（精度±1mm）、全站儀（測(cè)角精度0.5″，測(cè)距精度1mm+1ppm）輔助設(shè)備：濕式噴漿機(jī)（工作壓力0.6-0.8MPa）、扒渣機(jī)（斗容0.5m3）、局部通風(fēng)機(jī)（風(fēng)量200m3/min）、柴油發(fā)電機(jī)（200kW）設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行全面檢修調(diào)試，確保性能完好。鋼拱架臺(tái)車需進(jìn)行空載試運(yùn)行，驗(yàn)證各動(dòng)作協(xié)調(diào)性及制動(dòng)系統(tǒng)可靠性，激光定位儀定期校準(zhǔn)，誤差超過(guò)0.5mm時(shí)立即停用。2.4現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備清理巷道底板虛碴，采用C20混凝土澆筑拱腳基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度300mm，寬度500mm，確保地基承載力≥250kPa。在距掘進(jìn)工作面50m處設(shè)置鋼拱架加工場(chǎng)，面積不小于100m2，安裝防雨棚及照明設(shè)施。加工場(chǎng)地面采用200mm厚C20混凝土硬化，平整度誤差不超過(guò)5mm。設(shè)置材料堆放區(qū)、加工區(qū)、試拼區(qū)，各區(qū)用警示線分隔，懸掛材料標(biāo)識(shí)牌。安裝局部通風(fēng)機(jī)，確保工作面風(fēng)量≥3m3/min·m2，風(fēng)速控制在0.25-4m/s之間，配備2套同等能力的通風(fēng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)雙回路供電。三、鋼拱架制作加工3.1加工工藝流程原材料檢驗(yàn)→下料切割→數(shù)控冷彎成型→焊接加工→螺栓孔加工→試拼檢驗(yàn)→防腐處理→編號(hào)存放3.2關(guān)鍵加工技術(shù)采用數(shù)控等離子切割下料，確保切口平整，無(wú)裂紋、毛刺，切割尺寸誤差控制在±2mm內(nèi)。U型鋼冷彎成型采用數(shù)控冷彎?rùn)C(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)曲率半徑設(shè)置模具，彎曲過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回彈量，每榀拱架分3段加工：拱頂段（弧度120°）和左右拱腿段（各90°）。焊接采用CO?氣體保護(hù)焊，焊絲選用ER50-6，直徑1.2mm，焊接電流180-220A，電壓28-32V，焊接速度30-50cm/min。焊縫高度不小于8mm，長(zhǎng)度滿焊，焊后進(jìn)行100%外觀檢查，不得有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，重要節(jié)點(diǎn)焊縫采用UT探傷檢測(cè)，Ⅰ級(jí)焊縫合格率需達(dá)到100%。3.3試拼與驗(yàn)收每榀鋼拱架加工完成后在專用試拼平臺(tái)進(jìn)行組裝，平臺(tái)設(shè)置3條基準(zhǔn)線：中線、左拱腳線、右拱腳線。拼裝時(shí)采用螺栓連接，連接板密貼，縫隙不大于1mm。檢測(cè)項(xiàng)目包括：輪廓尺寸：允許誤差±30mm平面翹曲：不大于20mm螺栓孔位偏差：±2mm各節(jié)段連接間隙：≤1mm試拼合格后進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注安裝位置及方向，涂刷兩道環(huán)氧富鋅底漆（干膜厚度≥60μm），一道氯化橡膠面漆（干膜厚度≥40μm），總防腐厚度不小于100μm。四、鋼拱架架設(shè)安裝4.1施工工藝流程開(kāi)挖面清理→拱腳基礎(chǔ)處理→測(cè)量放線→鋼拱架單元運(yùn)輸→拱架吊裝→臨時(shí)固定→位置調(diào)整→鎖腳錨桿施工→縱向連接→背板安裝→金屬網(wǎng)鋪設(shè)→噴射混凝土4.2架設(shè)安裝技術(shù)采用鋼拱架臺(tái)車進(jìn)行機(jī)械化安裝，臺(tái)車配備3個(gè)機(jī)械手：中機(jī)械手負(fù)責(zé)抓取拱頂段，左右機(jī)械手分別安裝兩側(cè)拱腿。安裝前清除拱腳處虛碴，鋪設(shè)20mm厚鋼板（尺寸500×500mm）作為基礎(chǔ)墊層。測(cè)量人員在巷道兩幫標(biāo)出拱架安裝位置線，用紅漆標(biāo)注拱腳高程及中線位置。拱架吊裝采用"先拱頂后拱腿"的順序，中機(jī)械手抓取拱頂段，舉升至設(shè)計(jì)位置，臨時(shí)固定；左右機(jī)械手同步吊裝拱腿段，通過(guò)U型連接卡與拱頂段連接，每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)安裝4套M20高強(qiáng)度螺栓（8.8級(jí)），扭矩值控制在450-500N·m。采用激光定位儀調(diào)整拱架位置，確保：間距誤差：±50mm橫向偏移：±50mm高程偏差：±30mm垂直度：≤1°（采用坡度規(guī)測(cè)量）拱架調(diào)整到位后，立即施工鎖腳錨桿，每側(cè)2根，與拱架腹板焊接固定，焊縫長(zhǎng)度≥100mm。縱向連接采用Φ20mm圓鋼拉桿，每榀拱架設(shè)置4處連接點(diǎn)，拉桿與拱架焊接牢固，形成整體受力結(jié)構(gòu)。4.3背板與金屬網(wǎng)安裝背板采用100×50×1000mm松木，按500mm間距環(huán)向布置，從拱頂向兩側(cè)對(duì)稱鋪設(shè)，背板與圍巖間隙用木楔楔緊，確保密貼。金屬網(wǎng)采用100×100mm網(wǎng)格的鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度≥100mm，搭接處用16#鐵絲雙股綁扎，間距200mm。網(wǎng)片應(yīng)緊貼背板，表面平整，無(wú)褶皺，與鋼拱架綁扎固定，每榀拱架綁扎點(diǎn)不少于8處。4.4噴射混凝土施工鋼拱架安裝完成后及時(shí)噴射C25混凝土，設(shè)計(jì)厚度200mm，分兩層噴射：第一層噴射厚度80mm，封閉圍巖及鋼拱架；第二層噴射至設(shè)計(jì)厚度。采用濕噴工藝，混凝土配合比（重量比）為水泥:砂:碎石:水=1:2.0:2.5:0.45，摻加5%速凝劑（水泥用量），初凝時(shí)間≤5min，終凝時(shí)間≤10min。噴射作業(yè)從拱腳向拱頂對(duì)稱進(jìn)行，噴頭與受噴面距離1.0-1.5m，噴射角度75-90°，工作風(fēng)壓0.4-0.6MPa。噴射混凝土終凝2h后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，強(qiáng)度達(dá)到70%后方可進(jìn)行下一循環(huán)施工。五、質(zhì)量控制5.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差檢查方法檢查頻率拱架間距±50mm尺量每榀檢查橫向位置±50mm全站儀每10榀檢查1榀高程±30mm水準(zhǔn)儀每10榀檢查1榀垂直度≤1°坡度規(guī)每榀檢查鎖腳錨桿角度15°±3°量角器每根檢查噴射混凝土厚度-5mm，+50mm鉆孔法每10m檢查1個(gè)斷面混凝土強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)值的95%試塊試驗(yàn)每50m3一組5.2過(guò)程控制措施建立"三檢制"質(zhì)量管理制度：班組自檢、質(zhì)檢員專檢、監(jiān)理驗(yàn)收。每榀鋼拱架安裝完成后填寫(xiě)質(zhì)量驗(yàn)收記錄表，附檢測(cè)數(shù)據(jù)及影像資料。對(duì)拱架間距、垂直度等關(guān)鍵參數(shù)采用激光定位儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整。噴射混凝土厚度采用預(yù)埋測(cè)釘法控制，每5m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)。在斷層破碎帶等不良地質(zhì)段，增設(shè)2-4根臨時(shí)斜撐，斜撐采用Φ159mm無(wú)縫鋼管，兩端與鋼拱架焊接固定，增強(qiáng)支護(hù)體系穩(wěn)定性。5.3質(zhì)量通病防治針對(duì)拱架安裝常見(jiàn)的"拱腳懸空"問(wèn)題，采用混凝土預(yù)制塊（C30）墊平，預(yù)制塊尺寸200×200×100mm，強(qiáng)度≥30MPa。對(duì)于噴射混凝土空鼓、脫落現(xiàn)象，嚴(yán)格控制混凝土配合比，確保速凝劑摻量準(zhǔn)確，噴射前清理受噴面浮塵和積水，噴頭保持勻速移動(dòng)，避免漏噴、重噴。鋼拱架連接螺栓松動(dòng)問(wèn)題，采用扭矩扳手逐個(gè)檢查，擰緊扭矩符合設(shè)計(jì)要求，并在螺栓上做防松標(biāo)記，定期復(fù)查。六、安全措施6.1一般安全規(guī)定所有施工人員必須經(jīng)過(guò)安全培訓(xùn)考核合格后方可上崗，特種作業(yè)人員持證上崗。進(jìn)入工作面必須佩戴安全帽、反光背心，高空作業(yè)（超過(guò)2m）系好安全帶，工作面照明亮度不低于50lux。巷道內(nèi)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志，嚴(yán)禁非施工人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)域。施工前進(jìn)行安全技術(shù)交底，每日開(kāi)工前召開(kāi)班前安全會(huì)，強(qiáng)調(diào)當(dāng)日安全注意事項(xiàng)。6.2吊裝作業(yè)安全鋼拱架吊裝前檢查吊裝設(shè)備及索具，確保起重機(jī)械性能完好，鋼絲繩無(wú)斷絲、銹蝕，連接牢固。吊裝區(qū)域設(shè)置警戒區(qū)，嚴(yán)禁人員逗留，吊裝指揮采用對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)，信號(hào)明確統(tǒng)一。起吊時(shí)先進(jìn)行試吊，離地200mm時(shí)檢查吊裝穩(wěn)定性，確認(rèn)無(wú)誤后方可繼續(xù)提升。拱架就位后立即進(jìn)行臨時(shí)固定，未固定牢固前，嚴(yán)禁松鉤。6.3瓦斯防治井下作業(yè)面配備便攜式瓦斯檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5%時(shí)，加強(qiáng)通風(fēng)；達(dá)到1.0%時(shí)，立即停止作業(yè)，撤離人員，采取措施進(jìn)行處理。局部通風(fēng)機(jī)必須24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁隨意停風(fēng)，風(fēng)筒出風(fēng)口距工作面距離不大于5m，保證風(fēng)量充足。電氣設(shè)備選用礦用隔爆型，電纜懸掛整齊，避免破損、受潮。6.4應(yīng)急管理編制頂板坍塌、涌水、瓦斯突出等事故的應(yīng)急救援預(yù)案，配備應(yīng)急救援物資：擔(dān)架2副、急救箱1個(gè)、自救器20臺(tái)、應(yīng)急照明3套、滅火器5個(gè)。每月組織一次應(yīng)急演練，提高應(yīng)急處置能力。井下設(shè)置避難硐室，配備足夠的飲用水、食品及通訊設(shè)備，確保緊急情況下人員安全避險(xiǎn)。七、施工進(jìn)度計(jì)劃7.1進(jìn)度安排本工程總工期80天，采用"三掘一噴"的循環(huán)作業(yè)方式，每日2個(gè)作業(yè)班，每班8h。具體進(jìn)度指標(biāo)如下：鋼拱架加工：5榀/天，共需160天（提前2個(gè)月開(kāi)始加工）井下安裝：10榀/天，共需80天鎖腳錨桿施工：40根/天（每榀4根）噴射混凝土：50m3/天7.2進(jìn)度保證措施優(yōu)化施工組織，實(shí)行平行作業(yè)：鋼拱架加工與井下掘進(jìn)同步進(jìn)行，提前儲(chǔ)備30榀拱架備用。配備2套鋼拱架臺(tái)車，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備檢修時(shí)，另一臺(tái)可繼續(xù)作業(yè)。建立進(jìn)度考核機(jī)制，每日統(tǒng)計(jì)完成工程量，與計(jì)劃對(duì)比分析，滯后時(shí)及時(shí)采取增加人員、延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間等措施。加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，建立設(shè)備臺(tái)賬，定期檢查，確保設(shè)備完好率達(dá)到95%以上。八、環(huán)境保護(hù)與文明施工8.1環(huán)境保護(hù)措施施工廢水經(jīng)沉淀池處理后回用，沉淀池采用三級(jí)沉淀，處理能力50m3/h，出水懸浮物濃度≤100mg/L。施工粉塵采用濕式作業(yè)，掘進(jìn)工作面安裝噴霧降塵系統(tǒng)，轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)置灑水裝置，粉塵濃度控制在2mg/m3以下。噪聲控制：選用低噪聲設(shè)備，對(duì)空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備采取減振、隔聲措施，作業(yè)面噪聲不超過(guò)85dB(A)。固體廢棄物分類處理，鋼材邊角料回收利用，生活垃圾集中收集后運(yùn)至指定地點(diǎn)處理。8.2文明施工施工現(xiàn)場(chǎng)材料堆放整齊，懸掛材料標(biāo)識(shí)牌，注明材料名稱、規(guī)格、數(shù)量、檢驗(yàn)狀態(tài)。巷道內(nèi)設(shè)置排水溝，保持排水暢通，無(wú)積水。施工設(shè)備擺放有序，電纜、風(fēng)筒、水管懸掛整齊，做到"三無(wú)"（無(wú)淤泥、無(wú)雜物、無(wú)積水）。作業(yè)班完工后清理工作面，做到工完料凈場(chǎng)地清。定期對(duì)施工道路進(jìn)行維護(hù)，保持路面平整，無(wú)坑洼、無(wú)揚(yáng)塵。九、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程9.1驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)鋼拱架安裝驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行《礦山井巷工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T35145-2017），主要驗(yàn)收項(xiàng)目包括：鋼拱架材質(zhì)、規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求，并有出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告安裝位置、間距、垂直度偏差在允許范圍內(nèi)連接螺栓齊全、緊固，扭矩符合設(shè)計(jì)要求鎖腳錨桿角度、深度、錨固力符合設(shè)計(jì)規(guī)定（錨固力≥150kN）噴射混凝土厚度、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，表面平整，無(wú)空鼓、裂縫9.2驗(yàn)收流程施工單位自檢→監(jiān)理工程師驗(yàn)收→第三方檢測(cè)→業(yè)主驗(yàn)收。每100m為一個(gè)驗(yàn)收單元，驗(yàn)收時(shí)提供以下資料：施工記錄（包括測(cè)量放線記錄、安裝記錄、混凝土施工記錄等）材料出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告焊縫檢測(cè)報(bào)告混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告隱蔽工程驗(yàn)收記錄質(zhì)量評(píng)定表驗(yàn)收合格后簽署驗(yàn)收證書(shū)，方可進(jìn)行后續(xù)工序施工。十、特殊工況處理10.1斷層破碎帶施工斷層破碎帶采用"短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)"的施工方法，循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m以內(nèi)，開(kāi)挖后立即噴射50mm厚混凝土封閉圍巖。鋼拱架間距縮小至0.5m，增設(shè)Φ25mm超前錨桿，長(zhǎng)度4.0m，環(huán)向間距300mm，外插角15°。拱腳處打設(shè)2根Φ42mm鎖腳錨管，長(zhǎng)度5.0m，采用注漿加固，注漿壓力1.0-1.5MPa，水灰比1:1。10.2涌水段施工當(dāng)巷道涌水量超過(guò)10m3/h時(shí)，先進(jìn)行排水處理，設(shè)置臨時(shí)排水溝和集水坑，配備2臺(tái)Φ150mm水泵（一用一備），排水能力不小于20m3/h。涌水段鋼拱架基礎(chǔ)采用C30混凝土澆筑，厚度500mm，寬度800mm，并設(shè)置Φ100mm泄水孔，將水引入排水溝。噴射混凝土中摻加5%防水劑，提高抗?jié)B性能，達(dá)到P6防水等級(jí)。10.3大