710 m水平主運(yùn)輸平硐硐口貫通施工實(shí)踐

臧云培

(吉林通鋼礦業(yè)有限責(zé)任公司)

710 m水平主運(yùn)輸平硐為某礦山一車間生產(chǎn)礦石和材料的主要運(yùn)輸巷道，該巷道全長1 800 m，為了加快施工進(jìn)度，采用正掘和反掘的方法進(jìn)行巷道掘鑿施工。在巷道掘鑿過程中通過斷層、破碎帶及強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，局部經(jīng)常出現(xiàn)冒頂和片幫現(xiàn)象，使得巷道掘鑿無法正常施工。由于巷道埋藏深、地壓大、采用普通的支護(hù)方法(噴射混凝土支護(hù)、長錨索支護(hù)、支架支護(hù))無法滿足復(fù)雜條件下的巷道支護(hù)要求。為此，在充分調(diào)查分析巖體的穩(wěn)固性、完整性的基礎(chǔ)上，采用超前錨桿和超前撞楔法在復(fù)雜條件下進(jìn)行巷道支護(hù)，成效顯著。

1 工程概況及施工現(xiàn)狀

1.1 工程概況

710 m水平主運(yùn)輸平硐硐口位于一車間辦公室對(duì)面?zhèn)}庫南端，一車間主井710 m水平聯(lián)絡(luò)平巷北側(cè)10 m，硐口段通過一車間運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)公路(公路路面寬7 m)及該車間翻矸臺(tái)。硐口附近建(構(gòu))筑物主要為一車間主井、車間倉庫、車間辦公樓、710 m車場等。硐口與建(構(gòu))筑物最小距離為5 m，硐口段無工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，施工條件復(fù)雜，硐口頂板標(biāo)高為724.5 m。貫通巷道上部周邊地表的主要建筑物為一車間副井長廊、翻矸臺(tái)空、重車線、高壓電柱1根。

1.2 施工現(xiàn)狀

主硐口在施工至距硐門25.5 m時(shí)，由于巷道圍巖為強(qiáng)風(fēng)化巖，穩(wěn)固性極差，加之巷道上部有約14 m厚的回填覆蓋碴石，致使巷道頂板壓力過大，在施工過程中使得已支護(hù)完的巷道被破壞，巷道發(fā)生大面積冒落，冒落長度為6 m。巷道冒落后在一車間副井長廊出口靠近圍墻側(cè)地表形成了一直徑為9 m的塌陷坑，副井長廊側(cè)圍墻被破壞，破壞長度為8.5 m，翻矸臺(tái)空、重車線出現(xiàn)沉降裂縫，主硐口被迫停工。另外主運(yùn)輸巷負(fù)坡段已施工至距主硐口43.5 m處，掌子面巖石為強(qiáng)風(fēng)化巖，施工中雖已采取了噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)，但掌子面仍出現(xiàn)了不同程度的冒落，現(xiàn)負(fù)坡段已停止掘鑿，進(jìn)行混凝土支護(hù)。

2 施工工藝

根據(jù)施工現(xiàn)狀及主硐口與負(fù)坡巖石的實(shí)際狀況，主硐口暫停施工，由負(fù)坡向主硐口貫通。負(fù)坡貫通采用超前錨桿施工，短掘短支;當(dāng)負(fù)坡掘鑿至硐口冒落段后，則改為撞楔超前支架法施工。

2.1 施工超前錨桿和鋼支架

首先緊貼工作面架設(shè)鋼支架，然后采用YT-28鑿巖機(jī)在鋼支架的頂梁上部向上鉆鑿1排與水平成5°～10°的錨桿眼。錨桿眼深3 m，眼間距根據(jù)巖石穩(wěn)固情況取150～200 mm(兩幫根據(jù)揭露的圍巖情況決定是否打超前錨桿)。錨桿眼打完后，在鋼支架后面懸掛一吊錘將制作好的錨桿依次楔入錨桿眼中。打撞楔時(shí)，切勿將一根楔子一次打到底，而應(yīng)將全部撞楔輪番打入。錨桿采用φ32 mm圓鋼制作，圓鋼前端應(yīng)制成尖狀，以利于插入巖石，錨桿楔入巖石后尾部應(yīng)與鋼支架焊接牢固，錨桿打入巖石深度為2.2～2.6 m，錨桿固定后，即可爆破、出碴。出碴順序?yàn)橄惹鍍蓚?cè)，將兩側(cè)碴石清空后即可立柱腿，上橫梁、鋼支架加固、背背板，然后清理巷道中間部分碴石。碴石出完后，開始打第2排超前錨桿，進(jìn)行第2次循環(huán)。鋼支架柱腿采用20b工字鋼，梁為25b工字鋼，并按不可拆除支架設(shè)計(jì)、架設(shè);支架凈高度為巷道凈高、凈寬加上混凝土支護(hù)的厚度。支架間距為0.6～0.8 m，支架間采用100 mm槽鋼固定，鋼支架架設(shè)完畢后，幫、頂空間根據(jù)揭露圍巖的穩(wěn)固程度，采用φ100～200 mm圓木或60 mm木板剎緊背實(shí)并用砂漿毛石充填。另外，每個(gè)鋼支架立柱腿下需要墊1塊鐵墊板，鐵墊板采用厚為10 mm的鋼板制作，鐵墊板尺寸為300 mm×300 mm。

2.2 巷道掘鑿

采用分次爆破的方式掘鑿巷道［1］，即首先爆破掌子面下半部分巖石，出完碴石后爆破掌子面上半部分巖石。上半部采用預(yù)裂爆破方式爆破［2］，即首先在巷道開挖斷面頂部布置一排密集炮眼，眼距為250 mm，預(yù)裂炮孔優(yōu)先于其他炮孔起爆，形成一條預(yù)裂縫，以減輕爆破對(duì)頂板巖石的破壞。炮眼深度控制在1 m以內(nèi)，并嚴(yán)格控制裝藥量。

2.3 出 碴

因掌子面巖石為風(fēng)化巖，為了縮短圍巖暴露時(shí)間，采用24 h連續(xù)作業(yè)方式，人工將碴石裝入礦車，由電機(jī)車牽引至翻矸臺(tái)。

2.4 鋼筋混凝土支護(hù)

混凝土支護(hù)采用短掘短支法施工［3］，即鋼支架臨時(shí)支護(hù)達(dá)到4 m時(shí)，即停止掘鑿，立即進(jìn)行混凝土支護(hù)，支護(hù)長度為3 m?；炷林ёo(hù)采用井下人工攪拌，砂、石等材料提前運(yùn)至井下施工點(diǎn)，以防止砂石溫度過低影響混凝土強(qiáng)度，并嚴(yán)格按配比攪拌混凝土。鋼筋混凝土施工順序?yàn)?①掘砌基礎(chǔ)及水溝，首先清理兩幫底板浮石，然后按設(shè)計(jì)的寬度和深度用風(fēng)鎬挖出基坑及水溝;②按設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋;③砌墻、砌拱，砌筑混凝土墻應(yīng)根據(jù)巷道的中、腰線組立模板，分層澆灌并用振搗棒搗實(shí)，澆灌拱部混凝土?xí)r，由拱基線開始，由兩側(cè)向中心對(duì)稱澆灌并分層搗固;④拆模清理，待混凝土養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除碹胎及模板，進(jìn)行下一道工序。

2.5 冒落區(qū)段貫通

冒落區(qū)段均為松散碴石及地表土，當(dāng)負(fù)坡掘鑿至冒落段時(shí)，采用撞楔超前支架法施工。首先緊貼工作面架設(shè)鋼支架，然后從鋼支架的頂梁上及棚腿外側(cè)向工作面打入頂楔與幫楔。頂楔采用18 kg/m鋼軌、幫楔采用100 mm槽鋼制作，長度均為3 m，楔子前端應(yīng)制成尖狀，以利于插入碴石，楔子間距不得大于200 mm。撞楔在打入松散碴石時(shí)，應(yīng)向上與頂梁、向兩側(cè)與幫成10°～15°夾角。撞楔采用吊錘從巷道一側(cè)依次打入碴石中，打撞楔時(shí)，應(yīng)將全部撞楔輪番打入，并將尾部與支架焊接牢固。撞楔插入碴石深度為2.5～2.8 m。撞楔打完后，即可開始清碴，先清兩側(cè)，掏出柱窩空間后，首先立柱腿、上橫梁、背背板;然后清理巷道中間部分的巖碴，當(dāng)施工至無法掏柱窩時(shí)，停止清碴，開始打第2排撞楔，進(jìn)行第2次循環(huán)。

2.6 主硐口冒落區(qū)段地表回填

主硐口冒落區(qū)段位于一車間護(hù)坡段，冒落區(qū)波及地表翻矸臺(tái)空、重車線及主井長廊，現(xiàn)已對(duì)冒落區(qū)地表進(jìn)行了回填，一車間已恢復(fù)正常排碴。主硐口貫通期間，應(yīng)密切注意地表塌陷區(qū)巖移情況，發(fā)現(xiàn)地表有沉陷跡象立即回填。待貫通后天氣轉(zhuǎn)暖、巖移及地壓穩(wěn)定后，再進(jìn)行塌陷區(qū)的回填及地表被破壞圍墻、護(hù)坡及長廊的修復(fù)等工作。

3 施工人員及設(shè)備

為了按期、優(yōu)質(zhì)完成施工任務(wù)，施工單位配備經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員及施工人員，見表1。為了確保施工不受設(shè)備和機(jī)具的影響，重新配備了施工設(shè)備和機(jī)具，見表2。

表1 施工人員配備人

表2 施工設(shè)備及機(jī)具

4 安全及技術(shù)保障措施

4.1 安全保障措施

(1)施工過程中應(yīng)按照《崗位操作規(guī)程》及相關(guān)技術(shù)要求施工，堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的原則。

(2)施工作業(yè)前處理好幫、頂板浮石，應(yīng)確保檢撬工具完備，照明充足。鑿巖爆破、撞楔鋼架支護(hù)、出碴、混凝土支護(hù)等各工序作業(yè)時(shí)安排專人監(jiān)護(hù)作業(yè)面頂板巖石及鋼支架變化情況，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，施工人員應(yīng)立即撤離，并做好突發(fā)事件的應(yīng)急準(zhǔn)備工作。

(3)在地表冒落回填區(qū)設(shè)置警示牌、防護(hù)警戒線、照明等以防無關(guān)人員和車輛進(jìn)入。

(4)巷道應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)掘鑿，爆破應(yīng)多打眼、少裝藥、分次爆破，以減輕爆破對(duì)周邊巖石的破壞。

(5)由于巷道貫通位置特殊且距地表較近，為了防止貫通爆破時(shí)地表出現(xiàn)意外，爆破時(shí)間宜定在交接班時(shí)間，即16:30 ～17:30、23:30 ～00:30、6:30～7:30等3個(gè)時(shí)間段，并避開通勤時(shí)間。爆破時(shí)指派專人在地表監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即通知相關(guān)單位采取相應(yīng)的措施。

4.2 技術(shù)質(zhì)量保障措施

(1)施工前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底［4］，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范和技術(shù)交底進(jìn)行施工。

(2)嚴(yán)格按照ISO9001質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)［5］組織施工。建立健全質(zhì)量管理制度及質(zhì)量責(zé)任制，明確各級(jí)職責(zé)，堅(jiān)持執(zhí)行領(lǐng)導(dǎo)值班制，每道工序均有相關(guān)人員負(fù)責(zé)監(jiān)督。

(3)嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，材料進(jìn)場后，必須首先進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后的原材料方可使用。

(4)混凝土支護(hù)施工前，測量人員給出巷道的中、腰線，作業(yè)人員按要求立模板，由測量人員校核無誤后方可澆筑混凝土?；炷翝补鄷r(shí)應(yīng)分層振搗，人工搗實(shí)的分層厚度不得大于300 mm，用插入式震動(dòng)器搗實(shí)時(shí)，分層厚度不應(yīng)大于插入部分長度的1.3倍?；炷翝仓戤吅髴?yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，不宜過早拆模。

(5)為了提高混凝土早期強(qiáng)度，需在混凝土中摻入早強(qiáng)劑，早強(qiáng)劑的摻入量約為水泥重量的3%。

(6)及時(shí)做好隱蔽工程的檢查與簽證工作，并及時(shí)整理施工質(zhì)量記錄及各種材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

通過對(duì)710 m水平主運(yùn)輸平硐硐口段巷道貫通進(jìn)行施工，完成巷道冒落段支護(hù)7 m，巷道強(qiáng)風(fēng)化巖掘鑿和支護(hù)11 m，施工質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，給同類巷道施工提供了一定的借鑒價(jià)值。

［1］賀永年.礦山工程管理與實(shí)務(wù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［2］劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［3］ 沈季良，崔云龍，王玉峰.建井工程手冊(cè):第3卷［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1986.

［4］雷毓德.建筑施工組織與管理［M］.北京:高等教育出版社，1994.

［5］ 丁士昭.建設(shè)工程項(xiàng)目管理［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.