白象山鐵礦主井原礦倉綜合施工技術

董亞寧(馬鋼集團礦業(yè)有限公司　安徽馬鞍山　243000)

白象山鐵礦主井原礦倉綜合施工技術

董亞寧(馬鋼集團礦業(yè)有限公司安徽馬鞍山243000)

摘要：通過對白象山鐵礦主井原礦倉工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的綜合分析，提出了探水注漿、反井鉆機導硐施工、擴刷幫、砼支護綜合施工技術，從而保證原礦倉掘進、支護和安裝安全可靠地進行。

關鍵詞：原礦倉；探水注漿；砼支護

白象山鐵礦是國內(nèi)有名的復雜富水礦山，與長江相通的青山河常年有水、水量較大在地表通過礦區(qū)。地表以下有第四系松散巖層和亞粘土隔水層，地下水體主要有第四系孔隙含水層和基巖裂隙含水層。 礦床內(nèi)已探明有11條斷層，其中對礦山基建和開采較大影響的有三條大斷層。

白象山鐵礦主井溜破系統(tǒng)共兩套，以南北向破碎硐室中心線對稱布置。溜破系統(tǒng)在-495 m水平連接礦石卸載站，從上向下依次由卸載硐室、原礦倉、破碎硐室(-540 m水平)、成品倉及皮帶道(-583 m水平)組成。原礦倉通過的地層巖石破碎、水文地質(zhì)條件復雜，必須采取綜合施工技術。

1工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，原礦倉通過巖性為閃長巖、三疊系上統(tǒng)黃馬青組下段雜色粉細砂巖，巖石不穩(wěn)定、破碎。主井掘砌通過的地層表明該段富含水層，預計施工過程中受砂巖裂隙水影響較大，必須進行探防水施工。

2技術特征

該溜破系統(tǒng)原礦倉(見圖1、圖2)上段為卸載硐室，從硐室-499.972 m水平底板向下10.719 m為上大下小倒鍥形，上部水平24.8 m×4.51 m范圍內(nèi)為復雜的鋼筋混凝土基礎結構，下部為凈斷面2.83 m×4 m的矩形。雙層鋼筋砼加鋼襯板永久支護，鋼筋：豎筋為Φ20@250,環(huán)筋為Φ16@300，聯(lián)系筋為Φ8@500×600，鋼筋搭接長度、兩端彎鉤長度分別為35D、12.5D，(D為鋼筋直徑)，鋼筋保護層厚度為40 mm；鋼襯板采用Jm7稀土耐磨鋼，不規(guī)則的拼裝而成，用?26×450 mm的錨桿固定，并一頭制作成?24×80 mm長的螺紋，澆注砼后采用螺栓擰緊；砼強度等級為C25，壁厚400 mm。以下為段高3.269 m、2.83 m×4 m矩形～凈直徑?5.0m圓形變截面段。雙層鋼筋砼永久支護，鋼筋：環(huán)筋為?20@250, 豎筋為?16@300，聯(lián)系筋為?8@500×600，鋼筋搭接長度35D(D為鋼筋直徑)，鋼筋保護層厚度為40 mm；砼強度等級為C25，壁厚400 mm。

變徑段以下為16 m深的主體，凈直徑為5.0 m圓形原礦倉；原礦倉底部為圓～方變截面收攏段與破碎硐室相接。雙層鋼筋砼加H型鋼加鋼襯板永久支護，鋼筋：環(huán)筋為?20@250, 豎筋為?16@300，聯(lián)系筋為?8@500×600，鋼筋搭接長度35D，鋼筋兩端彎鉤長度為12.5D(D為鋼筋直徑)，鋼筋保護層厚度為40mm；H型鋼規(guī)格為HW125×125×6.5×9，并帶有200 mm長的錨固爪；H型鋼每圈由4根組成，連接處用兩塊10mm的鋼板加4個螺絲固定連接，每兩圈H型鋼整體懸掛鋼襯板；鋼襯板采用Jm7稀土耐磨鋼，每塊規(guī)格為高990×寬200 mm；砼強度等級為C25，壁厚400 mm。

原礦倉與破碎硐室、原礦倉與卸載站連接處的鋼筋須互相搭接，以保證基礎與礦倉的牢固可靠。該原礦倉結構復雜、質(zhì)量要求高、施工難度大。

3技術方案

按原礦倉最大斷面布置3個貫穿于整個礦倉的探水眼，鉆孔探水，有水進行注漿堵水、再鉆孔探水、直至無水方可施工原礦倉。采用AT-1200反井鉆機在卸載硐室鉆孔導硐法施工(導孔直徑為244 mm，擴孔直徑為1200 mm)，貫穿原礦倉上口巷道和下口巷道；再用炮掘自上而下刷擴，爆破矸石由人工攉入經(jīng)導硐落入到下水平巷道內(nèi)，通過裝載機裝礦車排出。上部卸載站先按2.83 m×4 m矩形截面(臨時支護后)施工，之后在上口水平卸載硐室內(nèi)設一層臨時封口盤，并在該水平巷道內(nèi)布置提升設施、供電系統(tǒng)、供風供水、通訊及信號、攪拌站等輔助系統(tǒng)，服務于鉆爆法施工，采用短段掘進，每次刷擴段高1.5 m，同時進行錨網(wǎng)噴一次支護，待全部刷擴完后，最后回到卸載站，將臨時封口盤拆除，分層刷大施工卸載站。然后自下而上搭設腳手架進行永久支護。等直徑段可利用稀土耐磨板兼作模板的部位直接砌壁，其它需用模板砌壁的部位采用鋼模和木模組合模板砌壁。

4施工技術

4.1探水注漿

原礦倉掘砌之前按原礦倉最大斷面等邊三角形布置3個貫穿于整個礦倉的探水眼，采用 KQJ-120型潛孔鉆機?133 mm的鉆頭開孔，深度5m，孔口管采用一頭焊接高壓法蘭盤的?108×5000×5 mm無縫鋼管，耐壓試驗，?94 mm鉆頭進行鉆進，遇水采用2TGZ-60/210高壓注漿泵堵水注漿，再鉆孔探水，循環(huán)往復，直至無水方可進行下步施工。

4.2反井鉆機導洞施工

選擇合適位置，在-495m破碎水平卸載硐室內(nèi)底板安裝反井鉆機向下鉆導孔，一直鉆到-540 m破碎水平巷道，然后在-540 m破碎水平卸去導孔鉆頭，換上擴孔刀盤，再由下向上擴孔，刷大孔徑為1.2 m。

導孔鉆進時，破碎的巖屑沿鉆桿和孔壁環(huán)空間，被洗井液沖洗到上水平巷道(-495 m水平)。擴孔時破碎的巖屑靠自重落到下水平(-540 m破碎水平)巷道運走。

4.3輔助系統(tǒng)布置

上部先按照2.83m×4 m矩形斷面掘進，掘進4 m深度，進行錨網(wǎng)噴臨時支護，作為臨時鎖口使用。

布置臨時封口盤、安裝穩(wěn)絞設備(見圖3)：封口盤的主、副梁分別由2根I20a、2根I28a和8根I20a組成；4 mm厚的花紋鋼板鋪設在封口盤上；采用JSDB-10提升絞車，Φ0.65 m天輪，0.5 m3掛鉤式吊桶。提升繩與吊桶的連接，采用將提升繩末端制成帶護繩環(huán)的繩套，根據(jù)繩徑按規(guī)定數(shù)量用U型鋼絲繩夾固定繩頭，將繩繞過吊欄用5t以上解扣自鎖繩提升吊桶，鋼絲繩采用18×7加FC-20-1770特型多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。

?51風管，?19水管，KJX-SX-1型煤礦通訊和信號裝置全部用鋼絲繩固定于封口盤上，?108×5mm溜灰管懸吊于卸載硐室?guī)筒?，見輔助系統(tǒng)布置圖 (見圖4)。攪拌機采用型號為JZC350，布置在卸載硐室內(nèi)。

4.4掘砌施工

采用鉆眼爆破的方法刷擴，人工將矸石攉入導硐，裝載機裝矸，錨網(wǎng)噴一次支護。

4.4.1鉆眼爆破

4.4.1.1鉆眼

采用YT-28型風錘，配Ф22中空六角釬桿?36 mm“一”字型鉆頭打眼，打眼、裝藥、放炮全部一次完成，局部風鎬成型。上部矩形段采取多打眼、少裝藥每循環(huán)進尺1.5 m，正常段每循環(huán)進尺1.5 m(一掘一支)。

4.4.1.2爆破

爆破方式及要求：直眼掏槽法；反向裝藥結構；使用MFD-200發(fā)爆器一次起爆，聯(lián)線方式為并聯(lián)；?=32 mm、L=200 mm、M=150 g/節(jié)MRB巖石乳化炸藥；雷管：1-7段延期(毫秒)導爆雷管。

周邊眼口位置應在輪廓線上，周邊眼間距不大于500mm。視不同巖性隨時調(diào)整眼距、眼深、周邊眼和輔助眼眼數(shù)等爆破參數(shù)。

4.4.2排矸

工作面爆破通風30 min后，人員下井用鐵鍬將矸石經(jīng)?1.2 m導洞直接落到下水平施工完的破碎硐室內(nèi)用廈工XG920T裝載機裝入0.75礦車，運至主井井筒溜槽內(nèi)用2JK-3.0/20絞車配3 m3吊桶提升至地面。

4.4.3錨網(wǎng)噴一次支護

4.4.3.1支護材料

錨桿及錨固劑：錨桿采用無縱肋左旋等強螺紋鋼樹脂錨桿，直徑為18 mm，長度為1800 mm，每根錨桿均用2塊型號為K2850的樹脂錨固劑固定，錨桿外露長度不大于50 mm，托盤為正方形，規(guī)格為長×寬=150×150 mm，用10 mm鋼板壓制成弧形。錨桿均使用配套標準螺母緊固，錨固長度大于等于1 m，每根錨桿錨固力大于等于80KN，扭矩力大于等于120N.M。

金屬網(wǎng)采用直徑6.5mm的冷拔鐵絲制作的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)的規(guī)格為長×寬=2000×1050 mm，網(wǎng)格為長×寬=100×150 mm，金屬網(wǎng)間可靠連接長度不小于100mm。

噴射混凝土使用必須用P.O42.5水泥，砂為純凈的河砂，石子粒直徑小于15 mm，將粒徑大于15 mm的石子控制在20%以下，石子過篩，并用水沖洗干凈，噴射混凝土強度為C25，速凝劑型號為8880-C型、摻入量一般為水泥重量的3～5%，噴淋水區(qū)時，可酌情加大速凝劑摻入量，速凝劑必須在噴漿機上料口均勻加入。

4.4.3.2錨網(wǎng)噴支護工藝：

打錨桿孔眼前，嚴格檢查井筒斷面規(guī)格；孔眼的位置準確，誤差±100 mm，錨桿必須垂直巖面其角度不小于75°。錨桿孔深度必須與錨桿長度相匹配，允許誤差0～+50 mm。打眼必須將井幫浮矸找掉，打好一眼后及時安裝，然后再打設、安裝另一錨桿。

沿井筒一個方向開始鋪設金屬網(wǎng)，網(wǎng)片與錨桿同步安裝。錨固劑要達到設計深度，攪拌均勻，并用機械秒表現(xiàn)場計時，整體攪拌時間8～15s，并頂推1 min，方可撤去錨桿機。5 min之后擰緊螺帽，再用加長扳手或風動扳手將錨桿緊固到位；保證錨桿安裝牢固，托盤與巷道輪廓線及方位矯正，托盤密貼壁面，未接觸部位必須楔緊。

4.4.4復噴

必須對錨桿進行二次緊固后方可復噴。復噴到設計厚度，復噴要蓋住蓋網(wǎng)和錨桿托盤。巷道累計噴厚為100 mm。噴層與網(wǎng)位置的關系：網(wǎng)外噴厚不大于50 mm，不小于30 mm，網(wǎng)位于整個噴體的中部偏外層。噴射混凝土前要求看好中線，中線距一幫偏差為0-+150 mm。

噴射質(zhì)量：噴射前用高壓風吹掉巷道巖幫浮矸；分區(qū)段均有噴射，保證無蜂窩麻面。

噴層必須進行灑水養(yǎng)護，保證不出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，養(yǎng)護7天后每天灑水養(yǎng)護一次，養(yǎng)護時間為28天，然后預留試塊做強度試驗，混凝土強度等級為C25。

4.5永久支護

澆筑砼施工在臨時支護施工到底后從下至上進行，澆筑時鋼襯板同時作為鋼筋砼支護的模板用。采用腳手架作為工作盤，混凝土采用井口現(xiàn)場拌制，溜灰盤接灰，?108×5 mm無縫鋼管溜灰。混凝土拌好后卸入溜灰盤，再從溜灰盤人工放灰通過?108×5 mm無縫鋼管下至工作面入模。

4.5.1下部結構施工

掘進至溜井下部與放礦硐室時，用風鎬刷至設計尺寸，嚴禁放炮。等刷至設計尺寸后，將放礦硐室內(nèi)矸石出凈整平底板。然后開始綁扎放礦硐室山墻及硐室內(nèi)鋼筋并架設放礦硐室碹股和配裝山墻及硐室內(nèi)模板開始澆注。當高度較高時人員站在腳手架上施工，砼采用混凝土輸送泵送至模板內(nèi)。

當放礦硐室山墻及硐室澆注砼至溜井下部結構處時，人員站在腳手架上綁扎溜井下部結構和放礦硐室頂部鋼筋，等安設好H型鋼并打錨桿固定后，接著安裝溜井下部結構第一層鋼襯板，然后安裝鋼襯板錨栓開始澆注砼。澆注砼時人員站在腳手架上施工，混凝土由?108×5mm輸料管放至灰盤上，人工二次攪拌放至襯板內(nèi)。在綁扎溜井下部結構鋼筋時必須將整個下部結構鋼筋全綁扎起來。在澆筑時，先安裝H型鋼和鋼襯板及錨栓，安裝一層澆注一層，鋼襯板必須按施工圖對號安裝，不得隨意變動。

4.5.2溜井礦倉段澆筑砼施工

搭設腳手架，按設計要求綁扎好鋼筋后，架設H型鋼井圈，H型鋼井圈用若干個10#槽鋼作為點柱加強支撐，按中線、標高固定并抄平兩架H型鋼井圈后，鋼襯板每次下放一塊并扣在H型鋼井圈上并焊接(H型鋼和鋼襯板利用回柱絞車下放)，鋼襯板之間必須間斷焊接，調(diào)節(jié)好鋼襯板進行澆注砼施工，為保證澆筑砼時H型鋼和鋼襯板不發(fā)生跑模，H型鋼外層均采用10根?25的螺紋鋼做支撐，內(nèi)層采用腳手架支撐。鋼筋的綁扎必須按設計要求施工，搭接長度為35 d(d為鋼筋的直徑)，每個搭接綁扎不少于3道，鋼筋的保護層厚度為50 mm，鋼筋的幫扎嚴禁漏扎；混凝土厚度為450 mm，穩(wěn)鋼襯板時嚴格按中線進行，每一段高必須找平，在穩(wěn)鋼襯板前必須對上一模灑落的雜物清掃干凈以確保合茬密實，及時進行隱蔽工程的報驗?；炷练胖粱冶P由人工二次攪拌后入模完成澆筑。澆注1m段高后，開始搭設腳手架。等腳手架搭設至1 m距離后，按同樣施工方法澆注下1 m段砼。

4.5.3溜井變斷面段澆筑砼施工

溜井礦倉段施工至變斷面段時，按設計綁扎鋼筋，鋼筋采用?18×1.8 m的錨桿固定，用木模支模，腳手架進行加固，然后對變斷面段進行澆筑砼。

5結論

(1)采用探水注漿較好封堵地層水，確保原礦倉安全掘砌。

(2)反井鉆井導硐施工，工藝先進，能加快施工進度，保證作業(yè)人員安全。

(3)分段支護，保證原礦倉砼澆筑質(zhì)量，滿足工藝要求。

參 考 文 獻

[1]董亞寧等.破碎斷層綜合治理技術[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2012，2

[2]董亞寧.定向預注漿在復雜富水斷層中的實踐[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013，3

[3]董亞寧，王幫策，陳能等.軟弱巖層巷道塌方區(qū)防滲加固治理技術[J].安徽冶金科技職業(yè)學院學報[J].2014，1

Comprehensive Construction Technology of

Main Shaft Ore Bin in Bai Xiangshan Ore

DONG Ya-Ning

Abstract：in this paper, through to the Bai xiangshan ore main shaft undressed ore bin and the comprehensive analysis of the engineering geology and hydrogeology, proposed the water exploration grouting, anti well drilling pilot heading method, wall expansion brush, concrete supporting construction comprehensive construction technology, thus to ensure the undressed ore warehouse's installation and tunneling and supporting safely and reliably.

Key words：undressed ore bin;water ex

作者簡介：董亞寧(1966-)，男，馬鋼集團礦業(yè)有限公司工程管理部，高級工程師。

收稿日期：2015-02-25

中圖分類號：TD262.6：TD352+.3

文獻標識碼：A

文章編號：1672-9994(2015)02-0036-04