金山店鐵礦-480 m水平破碎硐室施工

左寶儀

(武鋼資源集團有限公司金山店鐵礦)

金山店鐵礦-480 m水平破碎硐室施工

左寶儀

(武鋼資源集團有限公司金山店鐵礦)

在充分調(diào)研國內(nèi)同類礦山破碎硐室施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過多種施工方案的對比分析，合理選擇硐室開挖與支護的施工工藝，縮短各工序銜接時間，并對鑿巖、爆破、支護等工藝參數(shù)進行優(yōu)化，減少了爆破對圍巖的震動破壞，有效控制了硐室輪廓的質(zhì)量，保證了工程工期。

大斷面破碎硐室 光面爆破 施工工藝

硐室與平巷相比，斷面大、變化多，長度短，大型施工機械難于進入工作面施工；硐室本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不易準(zhǔn)確分析，圍巖穩(wěn)定性差時，施工安全要求高；硐室服務(wù)年限較長，工程質(zhì)量要求高[1]。因此，在硐室施工中合理選擇掘進方案，對加快施工進度，提高效率、保證質(zhì)量和安全施工是十分重要的。

1 破碎硐室施工方案

(1)工程概況。金山店鐵礦破碎硐室位于-480 m 水平，連接中央主井、中央副井，上接4#上部礦倉，下接5#下部礦倉，是金山店鐵礦礦石破碎、提升的樞紐。硐室全長17.35 m，掘進斷面156.47 m2，采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護。

(2)開挖方案。由于硐室圍巖條件差，穩(wěn)定性差，斷面大，跨度和高度大，全斷面開挖法和分層開挖法不能保證施工安全，綜合各種因素，選擇上下導(dǎo)硐開挖方案。

2 硐室施工關(guān)鍵工藝

2.1 上、下導(dǎo)硐

①采用普通鑿巖方法施工，全斷面一次光面爆破；②選用7655風(fēng)鉆φ38 mm合金鉆頭，炮眼直徑為42 mm;③使用2#巖石硝銨炸藥,遇有淋水、涌水地段，使用乳膠防水炸藥,藥包起爆用毫秒延期全塑非電導(dǎo)爆雷管;④按光面爆破要求布置楔形掏槽、周邊眼距及光爆層參數(shù)，采取反向不耦合連續(xù)裝藥、炮泥堵眼方式，導(dǎo)爆管按段數(shù)分組束把，全斷面一次非電點火起爆。

2.2 溜井施工工藝

由于溜井高度小，上部沒有空間可利用，故采用普通法反掘施工工藝：①天井?dāng)嗝嬉淮纬删?，天井中設(shè)梯子間，頂部距工作面2 m左右設(shè)工作平臺，工作平臺下2 m設(shè)安全保護平臺,井壁用木框支護，風(fēng)水管、風(fēng)筒、電纜布置在梯子間內(nèi);②采用YSP45型向上式鑿巖機，放炮時將兩平臺木板拆除,以便爆下的碴石落入碴石間，不砸壞梯子間的設(shè)施；③采用電阻絲引燃火雷管導(dǎo)火索；④選用壁掛風(fēng)筒向天井內(nèi)壓入新鮮風(fēng)流，將炮煙壓出井筒。

2.3 硐室頂部輪廓控制

由于硐室斷面跨度大，巖石穩(wěn)固性差，如按普通爆破法施工，會造成頂板大量超挖，甚至頂板冒落，造成施工安全隱患。故在大斷面硐室施工中，必須采用光面爆破技術(shù)控制頂板開挖[2]。

為了形成平整的爆裂面，硐室頂部開挖時預(yù)留光爆層，光爆層開挖落后工作面3～5 m。光面爆破參數(shù):①根據(jù)施工機具，炮孔直徑d=42 mm,炮孔深度h=2 m；②最小抵抗線w(光爆層厚度)，根據(jù)巖石情況，取w=700 mm；③孔距a=500 mm；④單孔裝藥量取300 g/m；⑤采用φ32 mm小直徑藥卷，反向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥線密度控制在200～300 g/m。

2.4 “新奧法”支護工藝

硐室施工中，在軟弱巖層開挖后，立即噴射一層混凝土(必要時加錨桿)作為臨時支護，封閉巖層以穩(wěn)定圍巖，充分利用圍巖的自身強度和變形規(guī)律，讓圍巖應(yīng)力充分釋放，待圍巖變形穩(wěn)定或減緩至一定程度時再進行永久支護[3]。

2.5 施工時應(yīng)注意的問題

①硐室斷面大，巖石不穩(wěn)定，施工時必須采用短掘短支的方法，切不可使頂部空頂時間過長；②施工時輪廓面刷出后，要先進行臨時支護，噴混凝土50 mm 厚，然后再施工砂漿錨桿，掛金屬網(wǎng)，最后噴混凝土達(dá)到設(shè)計厚度，掛鋼筋網(wǎng)要留出與下段支護鋼筋之間的搭接長度；③硐室錨桿長度為3 m，使用YSP-45型鑿巖機鑿眼并設(shè)導(dǎo)向架，保證機頭能夠在各種角度下直線推進；④對于永久支護中重要部位或特殊要求的錨桿，必須在現(xiàn)場做好錨固力試驗，特殊形狀的錨桿要提前加工并選擇合理的施工方式。

3 硐室開挖

選擇上下導(dǎo)硐施工方案，溜井溜碴、先拱后墻、自上而下、分層開挖的施工方法，周邊輪廓采用光面爆破控制開挖。

施工順序：下導(dǎo)硐—溜井—上導(dǎo)硐—各分層刷大(從上到下)。各工序施工要求：①下導(dǎo)硐為單軌巷道，應(yīng)盡量滿足機械裝巖要求，導(dǎo)硐斷面8.148 m2;②掘完下導(dǎo)硐后，在硐室兩邊掘2條井，以便行人、通風(fēng)、排碴，1條布置在5#溜井處，另1條布置在破碎機硐室進口端，中心線應(yīng)與4#、5#溜井在同一條線上，每條天井?dāng)嗝?.0 m×2.0 m，長度12.9 m;③在距底板以上10.9 m掘1條2.0 m×2.2 m 的上導(dǎo)硐,將2條天井貫通到破碎硐室兩端墻,采用Z30裝碴機將碴裝至0.75 m3礦車內(nèi)，人工推至5#溜井卸碴；④導(dǎo)硐及立井施工完后，由內(nèi)向外進行挑頂、支護,硐室頂部最后刷幫要預(yù)留光爆層，光爆層厚度600 mm，由人工向天井出碴，經(jīng)5#溜井到-520 m，由臨時溜碴口放到運輸皮帶機至新主井；⑤硐室拱頂部分掘支后分層由內(nèi)向外擴幫，由人工向天井出碴，經(jīng)5#溜井到-520 m，再由臨時溜碴口放到運輸皮帶機運輸?shù)叫轮骶詈髮Σ窟M行噴混凝土支護；⑥先臨時支護，混凝土標(biāo)號C20，噴射50 mm厚，然后施工砂漿錨桿，錨桿直徑為18 mm，長度3 m，掛金屬網(wǎng)，間距1 m×1 m，鋼筋直徑6.5 mm，網(wǎng)格200 mm×200 mm,最后噴射混凝土達(dá)到設(shè)計厚度150 mm,要求硐室成型后輪廓線光滑，金屬網(wǎng)無外漏現(xiàn)象;⑦如遇開挖巖石破碎，適當(dāng)增強支護等級。

4 結(jié) 論

(1)應(yīng)用光面爆破技術(shù)，減少了對圍巖的破壞和震動，頂板超挖控制在150 mm之內(nèi)，大大減少了支護工作量，降低了工程成本。

(2)噴錨網(wǎng)支護技術(shù)在大斷面硐室施工中得到成功應(yīng)用，與砌筑混凝土相比，成本低、工期短、工程質(zhì)量穩(wěn)定。

(3)噴錨支護使錨桿與圍巖形成共同體，硐室采取自上而下、邊開挖邊支護方法，減少了圍巖暴露時間和暴露面積，提高了施工的安全性。

[1] 王運敏.現(xiàn)代采礦手冊：中冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.GB 50213—2010 煤礦井巷工程驗收規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.GBJ 50086—2001 錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2001.

2015-03-24)

左寶儀(1987—)，男，工程師，435116 湖北省大冶市金山店鎮(zhèn)。