大斷面硐室施工工藝及實踐研究

資應祥

摘 要：大斷面硐室施工工藝對于金屬礦山井建工程施工建設起著重要性的作用，實際施工過程中需對于大斷面硐室施工工藝進行深入研究。本文基于具體的工程實踐進行大斷面硐室施工工藝的研究，以不斷提升大斷面硐室施工水平。

關鍵詞：大斷面；硐室；施工工藝；實踐

中圖分類號：TD264 文獻標識碼：A

大斷面硐室施工對于礦山井巷工程施工進度及生產效率有著關鍵性的影響，也是地下礦山施工的難點，特別是對于支護結構的可靠性能要求較高，較大跨度的混凝土砌暄用殖胎也需克服殖胎不易移動等技術難題。目前隨著科技的發(fā)展，越來越多的大型設備替代人工進入地下礦山，以實現設備機械化及施工安全便捷化，并進一步降低人員勞動強度。傳統分層施工法多采用打眼放炮工藝，其勞動效率較低且安全性能差，生產成本也較大，因此需基于工程實踐需求對于傳統施工工藝加以改進，促進大斷面硐室施工技術的創(chuàng)新與發(fā)展，提升施工過程的安全性能以及施工效率。

1.工程概況

本工程為某市某鉛鋅礦豎井卷揚機硐室工程：卷揚機硐室設計凈寬14m、凈長17m、凈高15.1m、切圓拱；雙層永久支護，錨網噴外層支護：Φ25mm、3m長鋼筋錨桿、Φ6.5mm鋼筋網、噴100mmC20混凝土；雙層鋼筋混凝土內層支護：650mm厚雙層鋼筋混凝土。掘進斷面202.8㎡、總鑿巖量3650m?。

2.大斷面硐室施工工藝

2.1 掘進施工技術

卷揚機硐室掘進施工技術采用無軌盤旋斜坡道、上下導硐、溜井排渣、分層開挖相結合的施工方法：

（1）無軌盤旋斜坡道施工

該斷面硐室斜坡道施工中采用無軌盤旋的施工方法，配置的鑿巖機型號為YT-28氣腿式鑿巖機，掘進方式采用全斷面一次掘進的方式，結合光面爆破控制以及臨時支護（噴射混凝土）等施工方式完成無軌盤旋斜坡道施工。首先對于硐室掘進邊界進行處理，并依據所配置的內燃鏟運機設備參數，對于斜坡道斷面結構進行合理確定，本工程中斷面規(guī)格為寬×高=3m×2.8m直墻式1/3三心拱斷面，為合理控制斜坡道坡度，于坡道底部增設坡度25%的斜坡，以提升斜坡道起始位置底板，減小斜坡道坡度。斜坡道坡度的計算依據斷面硐室內斜坡道平距、掘進高度、拱部開挖高度、以及爬坡高度等，其參數分別為49.4m、14.8m、4.3m、9.8m，并以此得到斜坡道坡度為13°9′21″，并核算內燃式鏟運機最大爬坡能力，經計算，其值為14°，滿足實際工程及設計需求。斜坡道施工如圖1所示。

（2）施工上、下導硐及措施天井

在無軌盤旋斜坡道施工完畢之后，進行上下導硐以及措施天井的施工，斜坡道硐室施工過程中，于邊界位置沿中心線進行三心拱巷道斷面的施工，巷道斷面參數為3m×2.8m，然后沿中心線進行下部導硐的施工，參數：長7m，斷面2.4m×2.6m，如圖2所示，上下導硐完成施工后，將上下導硐間掘一措施天井實現連通，天井斷面參數2m×2m。然后在上下導硐以及措施天井的基礎上，于上部采用柴油鏟運機（2m3）進行倒渣，在措施天井的連通作用下，通至下部導硐，并經下部導硐位置布置的柴油鏟運設備（2m3）以及自卸車完成出渣。

（3）拱部開挖

考慮到該工程中斷面硐室的跨度較大，因此對于拱部的開挖工作采用三步法施工，以期盡量減少巷道的裸露部分。首先采用一掘一臨支的施工工藝對于上部導硐至端墻邊界部位進行刷擴，斷面為6.8m×5m，然后采用同樣的施工工藝對于右側及左側邊墻進行刷擴，卷揚機硐室上部刷擴示意圖如圖3所示。

2.2 大斷面硐室支護技術

大斷面硐室支護技術采用臨時支護輔以永久支護技術實現。設計參數參考設計圖紙：采用100mm噴錨網（φ8mm圓鋼制作的網度為200mm×200mm的金屬網）+長錨索（錨桿為梅花狀布置，規(guī)格為間距1m、Φ22×3500mm的砂漿錨桿）作臨時支護，緊固方式采用蝶形托板以及螺母，用于拱部支護，鋼絞線制作的3φ15.2×8000m長錨索采用砂漿全長錨固，錨具為QLM型，錨固劑砂漿強度等級為M25，錨桿與錨索伸出巖面400m，并與硐室配筋牢固綁扎，支護工程中所使用的墊板厚度12mm，斷面為200×200mm。

拱部開挖及臨時支護完成后，自上而下按層高2.5m進行分層開挖，開挖過程中自由面選為斜坡道，逐步向內掘進，掘至設計邊界進行臨時支護，臨時支護采用100mm噴錨網支護。分層開挖示意圖如圖4所示。

卷揚硐室掘進并臨時支護完畢后，開始進行永久支護。開始施工前需做好準備工作，如圖紙會審、施工組織設計、技術交底、原材料及鋼筋件、周轉材料的購置及加工，保障施工現場的電氣及水系統的正常供應，并做好測量放線工作。在永久支護施工過程中，首先對于施工斷面進行處理，檢查斷面是否符合施工要求，然后綁扎鋼筋，并澆灌基礎砼，在腳手架的基礎上，支護立模板，完成后，對于永久支護質量進行檢查，檢查合格后澆灌混凝土，以此循環(huán)施工。

永久支護為雙層鋼筋混凝土永久支護：鋼筋分為主鋼筋以及輔助鋼筋兩大類，主鋼筋以及輔助鋼筋的規(guī)格分別為Φ25@250、Φ18@300，鋼筋的實際施工中需先進行端部間距為3m的圓鋼錨桿固定架的搭建，以對于鋼筋骨架起到固定作用，并在設計要求及施工規(guī)范的基礎上進行鋼筋的綁扎及搭接，混凝土強度為C30，支護厚度為500mm。考慮到鋼筋的錯開搭接綁扎，對于鋼筋立筋進行切段處理，且一次安裝鋼筋段高設置為3m。腳手架的搭建中，豎向層距設置為900，平面網度設置為600×1050，且立柱同排間距為1m。加固模板、墻部模板以及拱部模板分別為剪力刀撐、P3015、P2015的普鋼模板。

混凝土拌制及輸送系統包括PLD-800混凝土配料機（1臺）、JS500強制式攪拌機（2臺）、HBT40C輸送泵（1臺），模板選用組合鋼模板，混凝土強度等級為C30，選用325#普通硅酸鹽水泥，砂為中砂，石子選用15mm～40mm的碎石，配合比為水泥∶砂∶石子=1∶1.26∶2.68，水灰比為0.4?；炷两洈嚢铏C攪拌完畢后，經由輸送泵的輸送作用至工作面，且于硐室中部設置出料口以及溜灰槽便于混凝土流動的均勻性。在對于混凝土澆筑施工中，按單層2m的結構進行分層澆筑，并用插入式振搗器搗固，振動棒插入混凝土50mm～100mm，振動時間保持在約20s～30s，每次移動400mm左右，且為防留有插孔痕跡，不得觸及模板和預埋件。

2.3 施工工藝優(yōu)點

（1）技術可行性：技術方面可行。由于斜坡道在相對穩(wěn)固巖層內施工，穩(wěn)定性好；

（2）安全性：先對拱部進行開挖及永久支護，拱部暴露時間短，安全威脅相對較小。在雙層鋼筋混凝土頂板的保護下，自上而下開挖墻體部分，分次分層開挖澆筑，安全系數大。

（3）經濟性及工期：提高機械化，減少大量人工勞動成本，分層分段掘砌，減少大量暄胎、建筑架子管等投入，具有較好的經濟性能。在工期安排方面，采用硐室內盤旋斜坡道搭配機械化施工，提高施工效率，大大縮短施工工期。

結語

井下大斷面硐室施工是地下礦山井巷工程施工的難點，特別是對于支護結構的可靠性能要求較高，較大跨度的混凝土砌暄用殖胎也需克服殖胎不易移動等技術難題。因此文章基于具體的工程實踐提出大斷面硐室施工工藝技術要點，有利于工程施工效率及可靠性的提升。

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