思山嶺鐵礦深井多中段大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

崔喜旺，趙純林，李洋洋，趙興東

(1.中國華冶科工集團有限公司， 北京 100176；2.東北大學(xué) 井巷與地壓控制研究中心， 遼寧 沈陽 110819)

思山嶺鐵礦深井多中段大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

崔喜旺1，趙純林1，李洋洋2，趙興東2

(1.中國華冶科工集團有限公司， 北京 100176；2.東北大學(xué) 井巷與地壓控制研究中心， 遼寧 沈陽 110819)

馬頭門掘進一直是制約豎井施工的關(guān)鍵。針對思山嶺鐵礦1500 m超深副井，設(shè)計有20個單側(cè)馬頭門，1個雙側(cè)馬頭門，其馬頭門數(shù)量多，施工難度大；其中-560.3～-895 m中段的6個單側(cè)馬頭門采用掘出支一體化施工工藝，優(yōu)化了施工工序，使單個馬頭門平均施工周期降為19 d，比施工計劃縮短6.5 ～10.2 d，可為類似工程提供參考。

馬頭門；掘出支一體化；大斷面；施工工期

1 工程概況

本溪思山嶺鐵礦SJ1(副井)工程井筒設(shè)計凈直徑10 m，設(shè)計深度1497.7 m，井口標(biāo)高+215.2 m，井底標(biāo)高-1282.5 m(不含封底)。 在+187，-482.5，-602.5，-662.5，-722.5，-782.5，-842.5，-872.5 m等中段設(shè)計大斷面馬頭門，以上除-482.5 m中段為雙側(cè)馬頭門外其余均為單側(cè)馬頭門。工程內(nèi)容包括：馬頭門、操作硐室、馬頭門外延5 m巷道、罐籠承罐鎖罐硐室、基礎(chǔ)、繞道及5 m延伸段等。馬頭門為傾斜式，凈斷面寬度8.4 m，長度7 m，開口高度7 m，里側(cè)最低端高度5.1 m。馬頭門外延5 m，巷道寬8.4 m，高5.1 m，支護形式采用錨網(wǎng)一次性支護+500 mm的雙層鋼筋混凝土永久支護，合計支護長度為12 m；每個馬頭門另有5 m左右聯(lián)絡(luò)巷，凈斷面寬度6.8 m，高度5.05 m。每個馬頭門需要施工的總長度為17 m。3種馬頭門掘支量(包括相應(yīng)聯(lián)結(jié)井筒、聯(lián)絡(luò)道)見表1和馬頭門設(shè)計見圖1，其中-602.5，-662.5，-782.5 m中段馬頭門采用類型1，-722.5，-842.5 m中段馬頭門采用類型2，-872.5 m中段馬頭門采用類型3。

2 大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

2.1 大斷面正臺階法多步鑿巖爆破

(1) 做好井筒段高的控制，確定上部臺階的岀碴高度。

(2) 快速測量定邊。利用井筒中心線及邊線標(biāo)定出馬頭門中心并利用鋼釘投在已澆筑好的井壁灰面上，每次鑿巖爆破前技術(shù)人員畫出馬頭門拱部輪廓線及墻邊線。

(3) 控制好馬頭門頂板，預(yù)留二次光爆層。用YT-28型氣腿式鑿巖機，配Φ22 mm六角中空成品釬鋼，長2.5 m，Φ40 mm柱齒合金鉆頭鉆眼，根據(jù)圍巖情況嚴格控制周邊眼眼距。

(4) 爆破后出渣，隨井筒下掘下部臺階，開挖馬頭門墻部。

(5) 蹬碴施工。用電挖迅速將工作面碴石平整，具備上部臺階第二段馬頭門拱部蹬碴作業(yè)并預(yù)留二次光面爆破巖層，后炮用5 m長釬桿壓頂以形成半眼光爆頂板，以此類推施工馬頭門至設(shè)計規(guī)格。使用Φ32 mm 2#巖石乳化炸藥和半秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，人工裝藥聯(lián)線分多步爆破馬頭門拱部及墻部。其掘進順序如圖2所示。

表1 馬頭門掘支量

2.2 挖掘機出碴和臨時支護

井筒出渣使用2臺中心回轉(zhuǎn)抓巖機，電動小挖輔以清底。馬頭門出渣使用電動小挖將馬頭門渣石導(dǎo)排至井筒，由中心回轉(zhuǎn)抓巖機將渣石裝入吊桶內(nèi)，由主提(5 m3)和副提(4 m3)提升機提升到井口。為加快馬頭門電挖出碴倒碴速度，用專用鋼絲繩將其懸吊在吊盤之下避炮。

圖1 馬頭門設(shè)計

圖2 大斷面正臺階法多步施工

2.3 錨網(wǎng)施工

按照自上而下的順序施工錨桿眼，使用YT-28型氣腿式鑿巖機，Φ22×3500 mm釬桿配Φ40合金頭打眼，眼深3 m，方向垂直于井壁。掛網(wǎng)順序同上，網(wǎng)片與網(wǎng)片之間搭接100 mm。先用吹風(fēng)管吹干凈錨桿眼內(nèi)積水、巖粉及碎石。安裝錨桿錨固劑錨固，錨桿凝結(jié)牢固后掛網(wǎng)安裝托板，螺母固定。

2.4 定量鋼筋綁扎

根據(jù)井筒中心線和施工圖紙，用紅漆在工作面畫出定鋼筋的綁扎位置以便控制鋼筋綁扎質(zhì)量。按照由下而上的順序，按批次定量下放，按設(shè)計和規(guī)范要求安裝鋼筋。

2.5 組合式整體模板快速支護

利用井筒中心線和邊線，將兩線延長點瞄至馬頭門底板上，并在該點架設(shè)經(jīng)緯儀，反復(fù)調(diào)整儀器，使儀器與方向線趨于一致，利用木樁定點，將馬頭門方向線標(biāo)設(shè)于巷道頂板，用于馬頭門支護施工時方向控制。

馬頭門支護采用井筒液壓整體模板輔以馬頭門預(yù)制組合式金屬支架、組合模板聯(lián)合支模。技術(shù)人員提前在地表清點模板支架及其組件，按不同組件分組編號歸類，并按施工次序下放異型模組件，精確就位并快速組裝加以固定。

2.6 砼快速入模和質(zhì)量控制

在井口設(shè)自動計量攪拌站，采用4 m3底卸式吊桶下放混凝土，混凝土通過下層吊盤主、副提溜灰喇叭口和溜灰節(jié)下放到工作面，直接入模(井筒內(nèi)直接入模，馬頭門內(nèi)設(shè)溜灰槽)。從下部井筒開始分層澆筑，采用插入式振動棒分層、對稱振搗。

2.7 快速拆除上提

從馬頭門里側(cè)逐段拆模，拆下的模板和組件裝入吊桶提升到地表。

異型組合模板按次序、編組提升到地表后，除去模板及支架表面雜物，模板表面涂油，模板及支架按序號擺放到指定地點，并對變形及時修復(fù)，以備下次使用。

3 施工組織管理與效果

(1) 優(yōu)化馬頭門勞動組織和施工管理，細化作業(yè)班次內(nèi)容和明確作業(yè)責(zé)任目標(biāo)，形成井下井上協(xié)同、聯(lián)動、高效的作業(yè)管理模式，建立以總額包干的績效工資激勵考核辦法。優(yōu)化施工過程技術(shù)準備、交底和總結(jié)工作，有針對性地完善影響作業(yè)因素的各項細節(jié)應(yīng)對調(diào)整和籌備深化，縮短和壓縮工序、交接時間，提高工時利用率。

(2) 施工效果。在施工井筒-560.3～-895 m段共包含-602.5 m水平、-662.5 m水平、-722.5 m水平、-782.5 m水平、-842.5 m水平、-872.5 m水平6個單側(cè)馬頭門時，單個馬頭門平均施工周期為19 d，比確定的施工計劃提前6.5～10.2 d，6個馬頭門施工時間統(tǒng)計見表2，其施工質(zhì)量和安全均實現(xiàn)目標(biāo)指標(biāo)。

表2 6個馬頭門施工時間

4 結(jié) 語

由于思山嶺鐵礦副井深、斷面尺寸大、施工工序復(fù)雜，通過采用小挖出渣、平場配合的掘出支一體化施工工藝，實現(xiàn)了多中段大斷面馬頭門快速施工，其施工效率提高了20%～30%，實現(xiàn)了多馬頭門副井安全、高質(zhì)、高效、快速地施工，該施工技術(shù)在類似工程中具有推廣應(yīng)用價值，為建設(shè)同類工程項目提供參考。

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[2]蔡文生.馬頭門快速施工及復(fù)合加固技術(shù)應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2011(28):73.

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2016-12-28)