軟弱破碎含水巖石中的斜井支護方法

羅 騁

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

軟弱破碎含水巖石中的斜井支護方法

羅 騁

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

賽什塘銅礦 3250～3200 m中段入風斜井下半部分位于含水破碎帶中,斜井施工過程中出現(xiàn)多處大面積高冒頂。針對不同巖層,先后采用超前懸臂鋼板護頂支護和組合鋼拱架整體推入支護法,控制住了巷道頂板冒落,利用斜井履帶式扒渣機出渣,保證了作業(yè)安全,達到了預期效果。

軟弱破碎含水巖石;超前懸臂鋼板護頂;組合鋼拱架整體推入;斜井履帶式扒渣機;聯(lián)合支護

1 工程概況

賽什塘銅礦 3250～3200 m中段入風斜井下半部分位于軟弱含水破碎帶中,掘進時為了趕工期,采取了臨時支護。但斜井施工至 3200 m水平時,大量裂隙水突然涌出,涌水量最高達 80 m3/h,斜井被淹約 80余 m,浸泡近三個月時間,原有臨時支護工程全部破壞,造成多處大面積高冒頂。最初清理出來的巷道顯示,最大冒高 12 m,長約 30 m。由于高冒區(qū)頂板極不穩(wěn)定,發(fā)生多次塌方,斜井多處被冒落矸石堵死,清渣支護難度大,工程進展緩慢。綜合考慮各方面情況,決定利用斜井履帶式扒渣機出渣,采用超前懸臂鋼板護頂支護法和預先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法等措施。

2 塌方斜井清渣和支護方法

2.1 清渣

斜井冒頂很高,被水浸泡時間較長,圍巖松軟,人工出渣安全性低,工作效率不高。遂采用斜井履帶式扒渣機清渣,既提高了工作效率,又保證了作業(yè)安全。履帶式斜井扒渣機一般采用全液壓驅(qū)動,適用于各種不平底板,整機爬坡能力為斜坡夾角 28°左右,可根據(jù)巷道斷面選取合適尺寸的產(chǎn)品。操作人員不暴露在塌方區(qū)跟前,由扒斗將廢渣耙至皮帶上,再由皮帶將廢渣運輸至機器尾部的礦車里,扒渣效率可達 100～120 m3/h。

2.2 支護方法

(1)超前懸臂鋼板護頂支護法。用鋼軌超前支臂,鋼軌一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方鋪設拱型鋼板護頂,再在巷道進行支架、回填、砼支護工作。

(2)預先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法。預先制作組合鋼拱架,在鋼拱架上敷設鋼筋網(wǎng),分批獨立推入冒頂區(qū)銜接后,再進行回填、砼支護工作。2種支護方式比較見表1。

表1 2種聯(lián)合支護方法比較

3 施工方法參數(shù)設計

3.1 超前懸臂鋼板護頂支護法

(1)用鋼軌超前支臂,鋼軌一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方鋪設拱型鋼板護頂,再在巷道進行支架工作,見圖1。

圖1 超前懸臂鋼板護頂支護示意

(2)支架。鋼拱架材料采用 11#礦用工字鋼,支架間距 500 mm。將支架與超前臂焊死。墻部支架與底拱部支架連接處采用鋼板將正反兩面用螺絲擰死。每組支架分別用橫向工字鋼將支架腰部及底部焊接牢固。在鋼拱架上面敷設鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)采用Φ6.5 mm的 3#鋼筋制成,其尺寸為 1500 mm×1000 mm,網(wǎng)格尺寸 100 mm ×100 mm,連接處用扎絲扎死。

(3)在鋼拱架內(nèi)側(cè)緊靠工字鋼,用木板做模。取出原來敷設的鋼板,預留一定空間,向拱架上部及兩側(cè)澆筑混凝土,用振動棒搗實,回填混凝土厚度為1 m。

(4)在鋼拱架內(nèi)側(cè),再補設砼支護,以增加支護體的強度。砼支護采用現(xiàn)制 C20混凝土,厚度為250 mm。同時為防止墻根露出巖幫,使上部砼層懸空,要求砌砼層插入巷道地板之下 300 mm。

(5)根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定是否增加反底拱,如底板巖石穩(wěn)固,可以不施工;對于巖石特別破碎的,為防止巷道底板膨脹凸起、產(chǎn)生破壞,要求施工反底拱。反底拱矢高為巷道寬度的 1/3～1/4,反底拱兩側(cè)與巷道邊幫砼體以 45°銜接頂死。在反底拱距內(nèi)側(cè)面 3 cm處鋪設鋼筋網(wǎng),如圖2所示。

圖2 反底拱巷道斷面(單位:mm)

3.2 預先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法

鋼拱架材料采用 11#礦用工字鋼,支架間距 500 mm。墻部支架與底拱部支架連接處采用鋼板將正反兩面用螺絲擰死。每一組鋼拱架為 1.5 m長,即4排支架。分別用橫向工字鋼將支架腰部及底部焊死,形成牢固組合,如圖3所示,在鋼拱架外側(cè)全斷面鋪設鋼筋網(wǎng)。

圖3 組合鋼拱架(單位:mm)

將組合鋼拱架整體推至冒頂空間下,擺放平穩(wěn),使支架中心線與巷道中心線重合。其余步驟與方法一相同。

4 裂隙水引流方案

斜井出水的地點位于六中段落平點處,裂隙發(fā)育,含水豐富。為順利將裂隙水導出,在巷道中設計雙側(cè)水溝,在斜井巷道兩幫,每隔 2 m施工一導水孔,導水孔深 5 m。斜井支護完成后,在其底部巖石穩(wěn)固處施工臨時水倉。裂隙水由導水孔導出,流入斜井水溝,由水溝流進臨時水倉,最后用水泵將臨時水倉積水抽至中段永久水倉打出地表。

5 結(jié) 論

賽什塘銅礦 3250～3200 m入風斜井段圍巖破碎,被水浸泡時間長。在實際施工中,針對現(xiàn)場實際情況,采用不同的方式進行支護,取得了預期效果,保證了作業(yè)安全。但該支護方式造價較高、消耗鋼材較多、工藝復雜,只有在圍巖條件特別困難時,方可考慮采用。

現(xiàn)場施工時,應注意以下幾點:

(1)塌方巷道清渣、支護時,安全人員和相關(guān)負責人需親自在現(xiàn)場指揮作業(yè),不得擅自離開崗位。用強力探照燈,密切關(guān)注頂板及圍巖變化情況,一但發(fā)現(xiàn)問題,全部人員立刻撤至安全地點。

(2)作業(yè)面比較危險,清渣、支護工作要求全部采用經(jīng)驗豐富的作業(yè)人員。

(3)圍巖被水浸泡時間較長,作業(yè)前,須對兩幫的懸石用長撬棍撬落,預防兩幫滑落傷人。

(4)作業(yè)要求不急不躁、穩(wěn)步進行,若遇塌方嚴重情況,不要急于進入作業(yè),可停止施工若干天,待巷道應力釋放、頂板穩(wěn)固后方能恢復作業(yè)。禁止為趕工期瞎干蠻干。

[1] 王友訓.軟弱破碎巖石巷道施工技術(shù)[J].建井技術(shù),2003,24(6):11-13.

[2] 于潤滄.采礦工程師手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

2011-03-07)

羅 騁 (1982-),男,湖南桃源人,助理工程師,主要從事采礦技術(shù)及安全評價研究。