附件1 同煤集團2023年科學技術（技術革新）獎申報書
2023年度集團公司技術革新三等獎
一、專案基本情況
二、專案簡介
三、申請、獲得專利情況表
附件2撞楔法在立井表土施工中的支護應用研究報告
一、立項背景
同忻煤礦三盤區新建的回風立井井筒淨直徑8.0m，深540.0m，表土層厚11.
5公尺，為粘結性黃土層，土層緻密，均勻堅硬，塑性強，透水性少，含水量少，穩定性好。設計鎖口段3.0m，荒徑11.
0m，鎖口下至1#號壁座荒徑為10.0m，基岩段荒徑為9.2m。
安全出口垂深跨度為3.0—5.0m，管線道垂深跨度為3.
5—5.5m，風硐口垂深跨度為5.0—13.
0m，表土層中預留通道多，表土段掘進斷面形式有兩種施工複雜。表土層施工時採用分段施工，從上向下分段澆築，那麼在開挖下層土方時，上段混凝土有滑落的可能性，需要對上段混凝土進行支撐支護，以確保施工安全。見附圖1
二、研究內容及創新點
首先計算混凝土對土層的壓力，分析受力情況，鋼筋混凝土重量計算，分析採用防滑落措施，先計算鎖口段鋼筋混凝土自重，鎖口段鋼筋使用量φ10mm的608m，φ20mm的2060m，φ22mm的658m，那麼鋼筋重量為7424kg；混凝土澆築厚1.5公尺，體積為134.2m，密度一般為2500kg/m，混凝土重量為335587.
5kg，鋼筋混土總質量為343011.5kg，重力g=3361.5kn。
根據以往資料大同地區黃土無側限抗壓強度qu=21～50kpa，混凝土澆築後在黃土內相對靜止，對下層土造成壓力，可以計算混凝土的壓力和qu進行對比；理論上承受面積按照混凝土的橫斷面積s=π(5.5-4)=44.7m，混凝土壓力p=g/s=75.
2kpa，從理論計算可以看出混凝土壓力大於無側限抗壓強度qu，會對下部黃土造成破壞，不考慮側向黃土的支撐作用，上段澆築好的混凝土在下部開挖後有滑落的可能，需要對上部混凝土進行支撐支護。
採用井下「撞楔法」對上層混凝土進行支護，利用3公尺長的11號工字鋼加工成「鋼針」的樣式，將井筒平均分成八塊區域，每塊區域緊貼上段混凝土下壁將11號工字鋼打入土層內，從而形成懸臂梁對上段混凝土起到支撐作用。見附圖2
具有以下創新點：
1、利用常用的施工方法，解決立井施工中的難題。
2、使用的材料在煤礦中廣泛可取，製作成本底。
3、施工方法簡單、易推廣。
三、應用情況及經濟社會效益
經過兩個月的研究和實際使用，圓滿完成回風立井表土段的施工，應用情況良好、施工方便簡單，在混凝土和表土層之間加了聯接杆，加強了混凝土在表土層的穩定性，對上段混凝土起到了有力的支護作用，防止混凝土滑落，確保施工安全, 另外在2023年8月份施工回風立井永久風道時，採用了該方法對底板的混凝土進行防滑支護，採用2公尺長的11號工字鋼加工成「鋼針」樣式，垂直風道底板打入黃土內，然後跟風道底板鋼筋進行焊接，從而起到防止底板整體滑落的作用，應用效果非常成功。見附圖3
四、存在的問題及推廣應用前景
1、需要提前對土層的抗壓強度進行試驗，分析土層的穩定性和力學效能。
2、為保證穩定性和起到支護作用，需要將支撐梁和井壁內的鋼筋進行焊接，保證鋼筋結構的整體性。
3、工藝、結構簡單，施工方法簡便，具有良好推廣前景。
附圖1：回風立井表土段設計圖
附圖2：表土層施工工藝示意圖
1—提公升絞車；2—吊桶；3—挖掘機；4—11號工字鋼加工成的托樑
附圖3：回風立井風道施工時應用示意圖
大斗溝煤業公司科技成果經濟社會效益證明