豎井馬頭門(mén)掘進(jìn)與支護(hù)工藝

臧潤(rùn)成

(白山市友成建設(shè)有限責(zé)任公司)

豎井馬頭門(mén)掘進(jìn)與支護(hù)工藝

臧潤(rùn)成

(白山市友成建設(shè)有限責(zé)任公司)

馬頭門(mén)是立井井筒與井底車(chē)場(chǎng)連接部分的巷道，該段巷道斷面大、施工工藝復(fù)雜，施工時(shí)須與井筒同時(shí)施工方可確保馬頭門(mén)與井筒的整體連續(xù)性。為此，結(jié)合某礦山工程實(shí)例，詳細(xì)分析了豎井馬頭門(mén)掘進(jìn)及支護(hù)工藝，為礦山類(lèi)似工程施工提供參考。

豎井 馬頭門(mén) 掘進(jìn) 支護(hù)

1 工程概況

某礦山主井為罐籠混合井，井筒凈直徑5.0 m，井口標(biāo)高+375 m，井底標(biāo)高-335 m，井深710 m，采用素混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度350 mm，其中，馬頭門(mén)以上1.3 m、以下2.5 m，井壁混凝土厚度400 mm，共有6個(gè)開(kāi)拓水平，標(biāo)高分別為-50，-100，-150，-200，-250，-300 m，馬頭門(mén)形式均為雙面平頂馬頭門(mén)，方位角N59°21′22″E。

進(jìn)車(chē)道馬頭門(mén)設(shè)計(jì)斷面形狀為直墻三心拱形，全長(zhǎng)16.2 m，馬頭門(mén)平巷長(zhǎng)1.6 m，變化段(斜頂)長(zhǎng)4.5 m。馬頭門(mén)主要技術(shù)參數(shù)：凈寬5.0 m，凈高5 200～3 670 mm，墻高3 530～2 000 mm，掘進(jìn)斷面面積28.52～19.95 m2，凈斷面面積24.23～16.58 m2，鋼筋混凝土支護(hù)厚度300 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。進(jìn)車(chē)道馬頭門(mén)內(nèi)布置：1個(gè)信號(hào)硐室，規(guī)格4 m×3.43 m，三心拱形，長(zhǎng)3.5 m，支護(hù)厚度250 mm；1個(gè)安全門(mén)立柱硐室，規(guī)格1 m×2.6 m，半圓拱形，長(zhǎng)0.7 m，支護(hù)厚度200 mm；1個(gè)推阻搖系統(tǒng)地溝。

出車(chē)道馬頭門(mén)設(shè)計(jì)斷面形狀為直墻三心拱形，全長(zhǎng)6.1 m，馬頭門(mén)平巷長(zhǎng)1.6 m，變化段(斜頂)長(zhǎng)4.5 m，馬頭門(mén)主要技術(shù)參數(shù)：凈寬5.0 m，凈高5 350～3 670 mm，墻高3 680～2 000 mm，掘進(jìn)斷面面積29.36～19.95 m2，凈斷面面積24.98～16.58 m2，鋼筋混凝土支護(hù)厚度300 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。出車(chē)道馬頭門(mén)內(nèi)布置：1個(gè)安全門(mén)立柱硐室，規(guī)格1 m×2.6 m，半圓拱形，長(zhǎng)0.7 m，支護(hù)厚度200 mm；1個(gè)推阻搖系統(tǒng)地溝。

馬頭門(mén)井筒部位布置人行繞道，規(guī)格0.8 m×2.5 m，半圓拱形，支護(hù)厚度200 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。

該礦山+14 m水平以下井筒穿過(guò)的巖層以千枚巖為主，該層上部夾多層薄層灰白色變質(zhì)粉砂巖，單層厚約0.2 m；中下部夾多層薄層大理巖，大理巖為白色，以方解石為主，薄層狀，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，厚0.2～0.5 m，巖石中等堅(jiān)硬。

2 施工方案

考慮馬頭門(mén)規(guī)格大及井筒支護(hù)使用整體模板的實(shí)際情況，馬頭門(mén)施工采用下行分層掘進(jìn)一次澆筑砌體的方法，即將馬頭門(mén)分為3個(gè)分層，每個(gè)分層高度1.8 m，與井筒掘進(jìn)的同時(shí)，始終保持井筒超前馬頭門(mén)一個(gè)分層，由上至下將各分層掘出，在井筒筑壁的同時(shí)，由上至下進(jìn)行馬頭門(mén)永久支護(hù)施工[1-3]。

當(dāng)井筒掘至馬頭門(mén)上方1～2 m處時(shí)，停止掘進(jìn)，將上段井壁筑好。下掘井筒至第一分層底板標(biāo)高時(shí)，井筒再放一遍炮(眼深約2 m)后，停止掘進(jìn)，排出部分矸石后即開(kāi)始掘進(jìn)上分層(拱)。始終保持井筒超前馬頭門(mén)一個(gè)分層，在掘進(jìn)井筒的同時(shí)，由上至下將馬頭門(mén)各分層掘出，各分層按階梯法掘進(jìn)，上一個(gè)階梯超前下一個(gè)階梯2 m，待馬頭門(mén)最后一個(gè)分層掘進(jìn)一炮2 m后，將馬頭門(mén)的碴石出凈，在出車(chē)道一側(cè)安裝臨時(shí)電耙子出碴，將進(jìn)車(chē)道馬頭門(mén)工程全部掘出后，再掘鑿出車(chē)道馬頭門(mén)工程。

掘進(jìn)馬頭門(mén)內(nèi)的其余部分工程，視圍巖情況可采用全斷面一次掘進(jìn)或分層法施工。臨時(shí)支護(hù)采用噴混凝土，個(gè)別不穩(wěn)定地段采用錨網(wǎng)噴混凝土。馬頭門(mén)及井筒全部掘出后，即開(kāi)始由上至下逐層整體澆注馬頭門(mén)拱、墻和井壁，直至澆注至馬頭門(mén)底板。全部馬頭門(mén)共分4個(gè)階段施工：第一階段施工馬頭門(mén)兩側(cè)各4 m段，第二階段施工進(jìn)車(chē)道馬頭門(mén)11 m段及附屬硐室和地溝，第三階段施工出車(chē)道馬頭門(mén)11 m段及附屬硐室和地溝，第四階段施工雙側(cè)馬頭門(mén)及附屬硐室、地溝混凝土。

2.1 掘 進(jìn)

馬頭門(mén)掘進(jìn)采用YT-28型鑿巖機(jī)配長(zhǎng)2.2 m,φ22 mm鉆釬、φ42 mm一字型鉆頭打眼。掘鑿采用先打?qū)ы先缓笤谒⒋蟪尚偷氖┕し椒?，頂部打眼采用墊碴打眼，刷大時(shí)，炮眼深度2.0 m，要求掌握周邊眼角度，防止超挖，掏槽眼深2.2 m，輔助眼和周邊眼深2 m。爆破炸藥選用2#巖石乳化炸藥，1～13段毫秒延期非電雷管，正向裝藥，通過(guò)立井放炮電纜在井口使用起爆器起爆。

2.2 排 矸

在掘進(jìn)馬頭門(mén)時(shí)，由于無(wú)法直接利用立井抓巖機(jī)抓矸，人工轉(zhuǎn)矸速度較慢。為加快馬頭門(mén)出矸速度，在馬頭門(mén)施工時(shí)，將P-60B耙?guī)r機(jī)主機(jī)和耙斗直接下井，放置于正在施工的馬頭門(mén)對(duì)面一側(cè)馬頭門(mén)內(nèi)，用耙頭將馬頭門(mén)工作面的矸石全部耙至井筒內(nèi)，用立井抓巖機(jī)將矸石裝至吊桶內(nèi)，利用立井排矸系統(tǒng)將矸石排出。在馬頭門(mén)掘進(jìn)爆破時(shí)，為防止放炮崩壞耙?guī)r機(jī)設(shè)備，采用木板及2 mm厚的鐵板作為防護(hù)。

2.3 臨時(shí)支護(hù)

馬頭門(mén)在掘進(jìn)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)巖層破碎，則在施工導(dǎo)硐時(shí)，首先對(duì)拱部噴射厚50 mm的C20混凝土作為臨時(shí)支護(hù)；然后在刷大成型后對(duì)拱及兩幫復(fù)噴混凝土。若巖層極不穩(wěn)定，則采用錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，錨桿選用長(zhǎng)2 m、φ18 mm的樹(shù)脂錨桿，網(wǎng)片用φ6.5 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100 mm×100 mm，噴射混凝土厚80 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。噴射混凝土?xí)r，混凝土噴射機(jī)設(shè)置于井筒內(nèi)，噴射料在井口用攪拌機(jī)攪拌后，用底卸式混凝土吊桶裝運(yùn)下放至噴射機(jī)旁，人工上料。

2.4 混凝土砌碹支護(hù)

馬頭門(mén)設(shè)計(jì)為C20混凝土支護(hù)，支護(hù)厚300 mm，支護(hù)工作待馬頭門(mén)全部掘進(jìn)工作完成后統(tǒng)一進(jìn)行。采用底卸式吊桶輸送入模的方法施工混凝土支護(hù)，混凝土在井口集中拌料后經(jīng)溜槽卸入固定于測(cè)量平臺(tái)的底卸式吊桶中，經(jīng)吊桶送至井下吊盤(pán)位置，利用溜灰節(jié)將混凝土料送至搭設(shè)于馬頭門(mén)內(nèi)的平臺(tái)，人工上料。支模采用木模配鋼模的方法進(jìn)行，鋼模板為組合鋼模板及自制整體模板，組合模板長(zhǎng)1 500 mm，寬100～300 mm，木模采用長(zhǎng)1 500 mm、寬200 mm、厚50 mm的松木板制作，采用120 mm×120 mm的方木作立柱，16#的槽鋼作拱架，120 mm×120 mm的方木作橫擔(dān)兼作混凝土澆筑平臺(tái)。支模時(shí)技術(shù)人員首先對(duì)巷道規(guī)格進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行立柱位置的找正、找平；然后進(jìn)行橫擔(dān)的架設(shè)和加固；最后擺放模板混凝土澆筑入模。井筒兩側(cè)的5 m馬頭門(mén)采取與井筒同時(shí)澆筑的施工方法，其余部分馬頭門(mén)混凝土單獨(dú)施工，混凝土一次連續(xù)澆筑長(zhǎng)度6～7.5 m，墻拱整體式襯砌，機(jī)械振搗，馬頭門(mén)模板采用自制鋼模板。

3 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合某礦山馬頭門(mén)施工實(shí)例，對(duì)豎井馬頭門(mén)掘進(jìn)及支護(hù)工藝進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)果表明，采用該工藝快速、安全、可靠地施工完成了該礦主井6對(duì)馬頭門(mén)，大大縮短了建井工期。

[1] 崔云龍.簡(jiǎn)明建井工程手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[2] 東兆星,吳士良.井巷工程[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[3] 沈季良，崔云龍，王介峰，等.建井工程手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1984.

2015-07-28)

臧潤(rùn)成(1977—)，男，工程師，134304吉林省白山市。