探析快速施工工藝在中長(zhǎng)斜井的應(yīng)用

王磊

摘要：目前國(guó)內(nèi)對(duì)大坡度長(zhǎng)斜井的快速施工可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，在水利工程建設(shè)施工中對(duì)大坡度、大斷面、長(zhǎng)斜井的正井法快速施工還是一個(gè)空白。在蘭州市水源地建設(shè)工程F3斷層處理斜井施工過程中，我們對(duì)長(zhǎng)斜井快速施工進(jìn)行了積極地摸索和研究，取得了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：快速;施工工藝;中長(zhǎng)斜井

1 緒論

長(zhǎng)斜井布置方式在礦山建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的較多，由于礦山建設(shè)領(lǐng)域的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，斜井的布置坡度、長(zhǎng)度、斷面大小受到了很大的限制。在水利工程建設(shè)施工中對(duì)大坡度、大斷面、長(zhǎng)斜井的正井法快速施工還是一個(gè)空白，而在水利工程建設(shè)施工在斜井基巖段施工中，一般是采用耙斗機(jī)裝巖，絞車提升礦車出矸，裝矸出矸效率較低，下山施工時(shí)，巷道底板清理困難，放炮后普遍存在底高現(xiàn)象，無(wú)法解決。當(dāng)巷道底板巖性較松軟時(shí)，耙?guī)r會(huì)使巷道底板出現(xiàn)超挖，尾工大。另外斜井勞動(dòng)組織方式一般采用的是“三八制”作業(yè)，兩掘一噴，月成井一般在80m左右。

2 工程概況

蘭州市水源地建設(shè)項(xiàng)目是甘肅省省委、省政府確定的“一號(hào)工程”，是以劉家峽水庫(kù)作為飲水水源地向蘭州市供水，是蘭州市1號(hào)工程。蘭州市水源地建設(shè)工程以劉家峽水庫(kù)作為引水水源向蘭州市供水。在整個(gè)工程建設(shè)中，洞徑4.6米、全長(zhǎng)31.57千米的輸水主隧洞，是控制水源地項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵。輸水主隧洞主要掘進(jìn)任務(wù)由兩臺(tái)TBM相向掘進(jìn)完成，F(xiàn)3斷層處理斜井主要是為處理輸水主隧洞F3斷層段周圍的破碎圍巖段而設(shè)計(jì)，采用鉆爆法將不良地質(zhì)段挖除，確保TBM可以順利滑行通過，從而保障TBM施工進(jìn)度。F3斷層處理斜井作為蘭州市水源地工程第七標(biāo)段輸水隧洞的施工通道，其施工進(jìn)度直接影響著該標(biāo)段工程能否按計(jì)劃工期完成和后續(xù)TBM施工工期，遠(yuǎn)者影響全線工程的工期。鑒于全線工程連續(xù)性，F(xiàn)3斷層處理斜井務(wù)必按照計(jì)劃工期完工。工程包括取水口、輸水隧洞主洞、分水井、蘆家坪輸水支線、彭家坪輸水支線及其調(diào)流調(diào)壓站、蘆家坪水廠和彭家坪水廠等。F3斷層處理斜井為處理F3斷層段輸水主洞的措施工程，位于蘭州市永靖縣內(nèi)，全長(zhǎng)618.442m，傾角22.1°，斷面為半圓拱形，凈斷面15.5m2，凈寬4.4m，凈高4m。

F3斷層處斜井進(jìn)度目標(biāo)：Ⅳ、Ⅴ類圍巖不低于70m/月，Ⅲ類圍巖不低于100m/月，才能按時(shí)井筒落底，工期共計(jì)223天。任務(wù)重，工期緊。

3 施工方法特點(diǎn)

（1）采用開挖、錨噴、提升運(yùn)輸機(jī)械化配套作業(yè)，機(jī)械設(shè)備的合理配套，可適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和施工斷面，同時(shí)優(yōu)化提升裝矸系統(tǒng)，適用范圍廣;

（2）研究探索中深孔光面爆破技術(shù)，運(yùn)用科學(xué)管理方法，提高循環(huán)進(jìn)尺;

（3）采用專業(yè)工種、專業(yè)工序“滾班”作業(yè)制度，優(yōu)化人員配備，合理組織，縮短單個(gè)循環(huán)時(shí)間;

（4）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，抓好打眼爆破、支護(hù)、出矸重點(diǎn)工序的管理，提高作業(yè)效率。

4 先進(jìn)的施工工藝

4.1 鑿巖爆破

斜井采用全斷面光面爆破開挖，鉆孔采用手風(fēng)鉆鉆孔，使用Φ50 鋼管加工簡(jiǎn)易施工平臺(tái)（作業(yè)平臺(tái)長(zhǎng)4m，寬3m，作業(yè)平臺(tái)框架用Φ50 鋼管加工而成，頂層鋪設(shè)金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)由Φ6.5 鋼筋焊接而成，網(wǎng)格為60×60mm，）作為鉆孔、裝藥的施工平臺(tái);Ⅳ、Ⅴ類圍巖施工遵循“短進(jìn)尺、勤支護(hù)”的原則，循環(huán)進(jìn)尺為1.2m;Ⅲ類圍巖洞身段循環(huán)進(jìn)尺2.2m。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)巖性及時(shí)合理調(diào)整爆破參數(shù)，周邊孔采用光爆藥卷并用導(dǎo)爆索間隔裝藥，嚴(yán)格控制裝藥量以便達(dá)到最佳爆破效果。

通過對(duì)中深孔爆破的探索研究，對(duì)不同的地質(zhì)條件及時(shí)調(diào)整爆破圖表，提高了爆破效率，保證每循環(huán)進(jìn)尺不低于2.2m，有效的降低每米巷道炸藥消耗量，加快了施工速度。

4.2 裝巖提升

在斜井施工過程中， 出矸時(shí)間一般占總循環(huán)時(shí)間的60 %左右， 斜井排矸速度的快慢是影響進(jìn)度的關(guān)鍵， 所以組織好排矸提升至關(guān)重要。提升運(yùn)輸系統(tǒng)主要考慮提升機(jī)選型、箕斗配置以及施工期間的提升能力。

經(jīng)過調(diào)研、考察，結(jié)合目前挖斗裝巖機(jī)和礦車在平巷施工工藝，F(xiàn)3斷層處理斜井采用運(yùn)輸采用JK2.0×1.5礦井提升機(jī)和6m3箕斗配套使用，提高提升運(yùn)輸效率與安全性。一個(gè)正規(guī)循環(huán)的巖石爆破方量為38.1m3，松散系數(shù)按1.53考慮，松方為58.293m3。在618.442m井深時(shí)，提升機(jī)1小時(shí)可以提升22.77m3，考慮清底1.5h，即4.5個(gè)小時(shí)出渣清底完畢。

4.3 支護(hù)

斜井建設(shè)過程中基本都是采用單一的“二掘一噴”施工工藝，噴漿過程中其它工藝都必須停止作業(yè)。通過改進(jìn)傳統(tǒng)的“二掘一噴”施工工藝為“混合掘噴”，符合斜井的實(shí)際支護(hù)情況，滿足安全生產(chǎn)。開口前15mIV類圍巖段采用36U型鋼拱架+噴砼。開口15m至Ⅲ類圍巖部分采用錨網(wǎng)噴+29U型鋼拱架支護(hù)。斜井洞身Ⅲ類圍巖段支護(hù)形式為隨機(jī)錨網(wǎng)噴支護(hù)。斜井拱部120°以下部分采用隨機(jī)錨桿支護(hù)。斜井洞身V類圍巖（F3斷層破碎帶）支護(hù)形式為錨網(wǎng)噴+29U型鋼拱架，優(yōu)化了支護(hù)方式，縮短了掘進(jìn)工作面的噴漿時(shí)間，加速了掘進(jìn)施工的速度。

4.4 排水

采用2級(jí)排水，工作面涌水通過風(fēng)泵排入水箱（尺寸：1m×1.2m×2m），水箱設(shè)置在掌子面后50m處，安裝MD4050×5型排水設(shè)備2臺(tái)（流量：40m3/h，揚(yáng)程：250m，功率：為55kw），通過Φ108mm×δ4.5mm排水管，將水直接排至地面。

4.5 機(jī)械化配套設(shè)備

機(jī)械化配套作業(yè)時(shí)根據(jù)具體工程條件圍繞斜井施工中的鉆爆、支護(hù)、裝矸、運(yùn)輸四道工序配以適宜的配套設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，使人機(jī)操作一體化、程序化、機(jī)械化的施工作業(yè)方式。

在F3斷層處理斜井開工前，我們根據(jù)工程實(shí)際和其他工程施工先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，通過多方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定F3斜井施工選用風(fēng)鉆打眼，激光指向儀控制眼位，ZWY180/75L履帶式耙裝機(jī)裝矸，JK2.0×1.5提升機(jī)提升6m2箕斗出矸，自卸汽車排矸，井口地面用PZ8噴漿機(jī)長(zhǎng)距離輸料噴漿的機(jī)械化配套方案。

5 科學(xué)的組織與管理

5.1 勞動(dòng)組織

F3斷層處理斜井施工改變了傳統(tǒng)的“三八”及“四六”作業(yè)制，采用專業(yè)工種、專業(yè)工序“滾班”作業(yè)制度與混合作業(yè)相結(jié)合的施工組織方式。掘進(jìn)采用“滾班”作業(yè)制，輔助作業(yè)采用“三八”作業(yè)制。掘進(jìn)分為爆破班（負(fù)責(zé)打眼放炮）、支護(hù)班（負(fù)責(zé)支護(hù)）、出矸班（負(fù)責(zé)裝矸、出矸）三個(gè)作業(yè)班，輔助作業(yè)班負(fù)責(zé)提升，地面運(yùn)矸、機(jī)電檢修等作業(yè)。噴漿站設(shè)在井口，掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)。每個(gè)作業(yè)班配備相關(guān)專業(yè)人員，

統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一平衡，分工清，責(zé)任明確，配合密切。通過這樣有效地組織，明顯提高了工時(shí)工種利用率，充分發(fā)揮了每個(gè)工種的作用，調(diào)動(dòng)了每個(gè)施工人員的積極性。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)管理

斜井施工中工序主線為開挖爆破—出矸—支護(hù)，加強(qiáng)工序主線的管理，嚴(yán)格控制工序主線的影響因素，同時(shí)抓有關(guān)工序間的平行作業(yè)，即換班與點(diǎn)眼定位平行，鉆眼與安裝錨桿平行，排矸與打眼平行，打眼、排矸與噴射混凝土支護(hù)平行，裝藥與檢修接長(zhǎng)管線平行，修臺(tái)階與支護(hù)排矸平行，施工水溝與各工序平行，井筒維修粉刷與各工序平行等，縮短循環(huán)時(shí)間，以此來加快施工進(jìn)度。

6 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

F3斷層處理斜井實(shí)施的快速施工研究從施工機(jī)械化配套、施工工藝流程優(yōu)化、勞動(dòng)組織和加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理、安全管理等幾方面著手進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，現(xiàn)場(chǎng)管理人員經(jīng)過切身實(shí)踐后，施工進(jìn)度明顯加快，F(xiàn)3斷層處理斜井提前28天井筒落底，Ⅳ、Ⅴ類圍巖月進(jìn)度達(dá)到82.5m，Ⅲ類圍巖月進(jìn)度達(dá)到130m，使公司斜井施工水平提高到一個(gè)新的高度。在經(jīng)營(yíng)指標(biāo)方面，快速施工方案的實(shí)施較計(jì)劃節(jié)約28天，節(jié)約輔助固定費(fèi)用189216元，節(jié)約收益508726.4元，多創(chuàng)效益89446.4元，共計(jì)創(chuàng)造787388.8元，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語(yǔ)

該快速施工研究方案比較合理地配備了斜井快速施工機(jī)械化配套設(shè)備，通過探索研究中深孔爆破技術(shù)，優(yōu)化施工工藝，先進(jìn)勞動(dòng)組織管理，為水利工程長(zhǎng)斜井的快速施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn);加以科學(xué)的施工管理、嚴(yán)密的安全防范措施和嚴(yán)格的設(shè)備管理制度，使斜井的施工速度達(dá)到一個(gè)新水平，為下一步公司在水利水電領(lǐng)域的斜井工程提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。該項(xiàng)目在F3斷層處理斜井的成功應(yīng)用，大大縮短了工期，取得了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。