采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用解析

張洪磊

中煤第五建設(shè)有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221000

1 工程概況

本區(qū)地理上屬大興安嶺南西端北西坡，屬丘陵區(qū)，花敖包特山為本區(qū)最高山，海拔高程1103.5m，最低海拔高程960m，相對(duì)高差143m左右。礦區(qū)地形比較平緩，東部為丘陵區(qū)，西部為溝谷區(qū)。河谷呈開(kāi)闊的“︺”字形，區(qū)內(nèi)第四系覆蓋較厚，多屬殘積、殘坡積和風(fēng)積物。西烏珠穆沁旗花敖包特銀鉛礦地主要承建箕斗主井、1#副井、2#副井，以及相關(guān)二、三期巷道、硐室掘砌工程。

2 工程施工技術(shù)措施

2.1 箕斗主井

箕斗主井高峰期達(dá)到6個(gè)掘進(jìn)隊(duì)同時(shí)施工，其中有4個(gè)掘進(jìn)隊(duì)承擔(dān)溜破系統(tǒng)掘砌。主井臨時(shí)改絞設(shè)計(jì)為兩個(gè)3m3箕斗提升，互為配重，箕斗上設(shè)簡(jiǎn)易罐籠，各中段通過(guò)一條溜矸井集中到440m中段進(jìn)行裝載，在計(jì)量硐室設(shè)置轉(zhuǎn)矸倉(cāng)，安裝振動(dòng)放礦機(jī)配溜槽，將矸石溜放到兩個(gè)箕斗內(nèi)，各臨時(shí)轉(zhuǎn)載裝置與臨時(shí)改絞同步安裝。掘進(jìn)工作面采用手持式鑿巖機(jī)打眼，電磁雷管起爆粉狀乳化炸藥爆破，由1m3電動(dòng)側(cè)翻式鏟運(yùn)機(jī)裝巖，配3m3自卸式膠輪車(chē)運(yùn)輸。在溜破系統(tǒng)掘砌結(jié)束并下放大件后，改造臨時(shí)提升系統(tǒng)、安裝吊盤(pán)，進(jìn)行井筒裝備和井塔施工、絞車(chē)安裝。

2.2 1#副井

1#副井井筒施工期間，首先將各中段馬頭門(mén)延伸段和措施溜井聯(lián)巷施工完成。待井筒落底后，在660m中段安排二個(gè)隊(duì)伍，一個(gè)隊(duì)伍施工井底車(chē)場(chǎng)及措施溜井等工程，另一個(gè)隊(duì)伍向SJ20豎井方向掘進(jìn)，與SJ20豎井貫通后，拆除鑿井系統(tǒng)，進(jìn)行井筒裝備和井架安裝，使該井盡快達(dá)到永久提升能力。當(dāng)井筒裝備完成后，將分配50%的提升能力（約4000m3/月）用于提升礦石，另對(duì)每個(gè)中段安排隊(duì)伍同時(shí)施工，高峰期該井將安排9個(gè)施工隊(duì)。掘進(jìn)工作面均采用手持式鑿巖機(jī)打眼，由1m3液壓鏟運(yùn)機(jī)裝巖，配3m3自卸式翻斗車(chē)運(yùn)輸至井筒附近的措施溜井，在420m中段措施溜井下口安裝振動(dòng)放礦機(jī)，并鋪設(shè)道軌，由礦車(chē)集中裝載后，操車(chē)機(jī)推入永久罐籠，提升至地面，以上各中段均采用無(wú)軌運(yùn)輸。

2.3 2#副井

2#副井落底后，即進(jìn)行臨時(shí)改絞，臨時(shí)改絞方式為兩個(gè)3m3箕斗提升，箕斗上設(shè)簡(jiǎn)易罐籠，采用1.5m3液壓鏟運(yùn)機(jī)裝載，3m3無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸，在井筒南側(cè)設(shè)轉(zhuǎn)載倉(cāng)和措施溜井，在北側(cè)設(shè)臨時(shí)水倉(cāng)、泵房、變電所。各臨時(shí)轉(zhuǎn)載裝置與臨時(shí)改絞同步安裝，臨時(shí)改絞結(jié)束后，將與SJ20豎井貫通巷道、措施溜井、車(chē)場(chǎng)繞道及排水、供電等措施工程作為主線施工，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)排水、供電系統(tǒng)后，施工各中段運(yùn)輸平巷和永久泵房、變電所、水倉(cāng)等工程，以便盡快形成運(yùn)輸系統(tǒng)及井下永久供電、排水系統(tǒng)；其余工程將隨工程進(jìn)展相繼施工，形成多頭同時(shí)作業(yè)的局面，2#副井高峰期安排6個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)。各工作面均采用手持式鑿巖機(jī)打眼，1.5m3液壓鏟運(yùn)機(jī)裝巖，斗容為3m3自卸式礦用環(huán)保型膠輪車(chē)運(yùn)載至馬頭門(mén)，在轉(zhuǎn)載倉(cāng)配振動(dòng)放礦機(jī)將矸石裝入箕斗。每次爆破后，液壓鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)到工作面，與膠輪車(chē)配合裝載，調(diào)頭或錯(cuò)車(chē)時(shí)利用各穿脈開(kāi)口作為調(diào)車(chē)硐室，沒(méi)有穿脈的巷道或直巷距離比較遠(yuǎn)時(shí)，要每隔60m左右設(shè)一個(gè)調(diào)車(chē)硐室。

各中段措施溜井形成后，在420m中段兩個(gè)措施溜井位置各安裝一條溜子，一端在措施溜井底口、另一端通向箕斗轉(zhuǎn)矸倉(cāng)，兩條溜子上下布置，均固定在馬頭門(mén)繞道對(duì)面巷幫位置，保證車(chē)輛及人員安全、方便通行。箕斗轉(zhuǎn)矸倉(cāng)下口溜矸位置各安裝1臺(tái)振動(dòng)放礦機(jī)，每次箕斗落到底后，通過(guò)振動(dòng)放礦機(jī)放矸進(jìn)入箕斗。

2.4 SJ20豎井

SJ20豎井現(xiàn)由第三單位施工，預(yù)計(jì)與1#副井同時(shí)落底，在井筒落底后，先進(jìn)行永久裝備，盡快達(dá)到設(shè)計(jì)提升能力，在1#副井承擔(dān)礦石提升情況下，SJ20豎井將作為巷道開(kāi)拓施工的主要提升井，也需增加措施溜井和相關(guān)硐室，在420m中段鋪設(shè)道軌，集中裝載，其余各中段均采用無(wú)軌運(yùn)輸。井筒裝備完成后，將各中段措施溜井聯(lián)巷施工作為首要任務(wù)，在形成臨時(shí)運(yùn)輸、變電、排水、通風(fēng)系統(tǒng)后，對(duì)各中段巷道全面展開(kāi)施工，該井作為巷道的主要開(kāi)拓井，高峰期將達(dá)到10個(gè)施工隊(duì)伍。各施工隊(duì)均采用手持式鑿巖機(jī)打眼，由1m3液壓鏟運(yùn)機(jī)裝巖，配3m3翻斗車(chē)運(yùn)輸至井底附近的措施溜井，在420m中段措施溜井下口安裝振動(dòng)放礦機(jī)，由礦車(chē)集中裝載后，操車(chē)機(jī)推入罐籠，提升至地面。

3 施工技術(shù)工藝分析及解決方案

根據(jù)內(nèi)蒙古玉龍礦業(yè)股份有限公司西烏珠穆沁旗花敖包特銀鉛礦一、二、三采區(qū)基建工程施工圖紙，結(jié)合我處同類(lèi)工程的施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)認(rèn)真分析，認(rèn)為本工程的施工難點(diǎn)、重點(diǎn)有以下幾點(diǎn)，并制定了相應(yīng)解決方案。

3.1 井下涌水不詳，存在隱患

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告資料，井筒和井下各中段巷道涌水量不詳，施工過(guò)程中可能存在水患。

采取解決方案：井筒施工前，首先進(jìn)行探水，在確保無(wú)水害再正常掘進(jìn)，正常掘進(jìn)過(guò)程中，按照“先探后掘”的要求施工。在1#、2#副井井筒落到后，在井底420m中段布置臨時(shí)泵房及臨時(shí)水倉(cāng)，在泵房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)大流量高揚(yáng)程臥泵（DM85-100×6型）和2臺(tái)（DC50-80×8型）高揚(yáng)程臥泵，各中段工作面及巷道內(nèi)涌水經(jīng)沉淀后排至井底水窩，在水窩內(nèi)設(shè)2臺(tái)流量為50m3的電動(dòng)潛水泵排水至泵房臨時(shí)水倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)臥泵排水；施工過(guò)程中對(duì)有疑問(wèn)的含水層進(jìn)行探水，如遇涌水，則采用注漿技術(shù)治水。

3.2 獨(dú)頭施工，通風(fēng)降塵困難

井筒落底后，處于獨(dú)頭巷道施工，不利于施工通風(fēng)，井下作業(yè)環(huán)境較差。

采取解決方案：采取混合通風(fēng)方式加強(qiáng)通風(fēng)。即在各中段內(nèi)各安裝1臺(tái)FBD9.6-2×30KW風(fēng)機(jī)分別配備1趟Φ600mm玻璃鋼風(fēng)筒向地面壓風(fēng)，同時(shí)在各水平馬頭門(mén)內(nèi)安裝FBD6.0-2×15KW局扇配Φ800mm膠質(zhì)風(fēng)筒向工作面通風(fēng)，各水平均形成井筒進(jìn)風(fēng)、風(fēng)筒回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。待各中段分別與其他井筒貫通后，則形成1#、2#副井進(jìn)風(fēng)，箕斗主井、SJ20豎井回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，巷道每間隔50m左右，安裝一套風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧降塵裝置，以降低巷道回風(fēng)流粉塵濃度。

3.3 巷道斷面小、掘支工程量大，巷道內(nèi)設(shè)施多，相互影響大。

各中段巷道掘進(jìn)斷面以6.56m3為主，不利于發(fā)揮機(jī)械化效率。各中段均采用手持式鑿巖機(jī)打眼，1.5m3液壓鏟運(yùn)機(jī)裝巖，3m3自卸式膠輪車(chē)運(yùn)輸。上中段的矸（礦）石分別通過(guò)措施溜井至420m中段轉(zhuǎn)載倉(cāng)，420m中段的矸石可直接由自卸式膠輪車(chē)裝入轉(zhuǎn)載倉(cāng)。各中段工作面均采用無(wú)軌運(yùn)輸；在施工中全力推行一次成巷施工技術(shù)，合理安排工序、減少相互影響。

4 施工方法

主井落底后進(jìn)行臨時(shí)改絞，改絞方式為兩個(gè)3m3箕斗提升，箕斗上設(shè)簡(jiǎn)易罐籠作為上下人員，在溜破系統(tǒng)掘砌完成且下放大件后，轉(zhuǎn)入井筒裝備和井塔施工。1#副井在與SJ20井貫通后即進(jìn)行永久裝備，在每個(gè)中段各設(shè)一個(gè)卸矸通道及一對(duì)溜矸（礦）井連通各中段，溜矸（礦）至420m中段轉(zhuǎn)載倉(cāng)，集中裝礦車(chē)，最后通過(guò)兩個(gè)永久罐籠提升上井；SJ20井現(xiàn)由第三單位施工，預(yù)計(jì)與1#副井同時(shí)落底，在井筒落底后進(jìn)行永久裝備，該井是一、二采區(qū)巷道開(kāi)拓的主要提升井，將承擔(dān)大部分巷道開(kāi)拓量的提升。2#副井在井筒落底后進(jìn)行臨時(shí)改絞，改絞方式為兩個(gè)3m3箕斗提升，箕斗上高簡(jiǎn)易罐籠作為上下人員，該井在420m中段集中裝載，在三采區(qū)掘砌任務(wù)完成后進(jìn)行永久裝備；

各水平的黃砂、碎石等支護(hù)材料（干料）經(jīng)井筒固定的三路Φ159mm下料管下到井底各中段，再用無(wú)軌膠輪車(chē)接料運(yùn)至支護(hù)地點(diǎn)。

4.1 封孔材料

采用水炮泥加自制炮泥，自制炮泥主要成分為黃土、砂，封孔長(zhǎng)度不小于500mm。

爆破后，采用液壓鏟運(yùn)機(jī)裝矸，無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸至溜井或井底車(chē)場(chǎng)轉(zhuǎn)載點(diǎn)。1#副井、SJ20豎井在420m中段設(shè)置轉(zhuǎn)載點(diǎn)，并在溜矸（礦）井底安裝振動(dòng)放礦機(jī)，溜井矸石經(jīng)放礦機(jī)裝礦車(chē)，最后通過(guò)罐籠提升上井；箕斗主井在440m中段溜矸井底計(jì)量硐室位置設(shè)轉(zhuǎn)載倉(cāng)，以上各中段爆破矸石經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)配膠輪車(chē)裝入溜井后，經(jīng)轉(zhuǎn)載倉(cāng)直接裝入箕斗，440m中段破碎硐室等工程爆破矸石用鏟運(yùn)機(jī)直接裝入轉(zhuǎn)載倉(cāng)； 2#副井在420m中段兩條溜矸（礦）井底安裝振動(dòng)放礦機(jī)和溜子，工作面爆破矸石經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)配自卸式膠輪車(chē)運(yùn)載到溜矸（礦）井后，通過(guò)在420m中段安裝的振動(dòng)放礦和溜子直接轉(zhuǎn)入矸石倉(cāng)，再裝箕斗，提升上井。

4.2 硐室工程施工

本次施工范圍內(nèi)的硐室工程較多，正常情況下，掘進(jìn)后根據(jù)圍巖穩(wěn)固情況，先采取素噴或錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，之后再進(jìn)行砼砌碹支護(hù)；當(dāng)圍巖特別破碎時(shí)，應(yīng)采用錨網(wǎng)噴、錨索或架設(shè)鋼棚等方法進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)再進(jìn)行砌碹支護(hù)。

由于泵房、變電所、斷面較大，為保證施工安全，施工中采用臺(tái)階法施工，上臺(tái)階超前下臺(tái)階3～5米，上臺(tái)階掘出后立即進(jìn)行錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)緊跟迎頭，澆筑砼時(shí)先墻后拱，每次澆筑長(zhǎng)度可視圍巖情況確定。碹股采用18＃槽鋼制作，使用1.5m長(zhǎng)建筑鋼模板。施工過(guò)程中應(yīng)考慮碹胎、碹板的重復(fù)使用，合理確定墻部、拱部澆注段長(zhǎng)。

在支護(hù)地點(diǎn)附近設(shè)攪拌站，各種砼用料經(jīng)計(jì)量后，采用攪拌機(jī)攪拌。

4.2 .1砼的拌制與澆注：

（1）材料選擇：水泥為P.O42.5普硅水泥，中粗河砂，2～4cm堅(jiān)硬碎石，水采用潔凈水，不含酸、堿及油污。

（2）砼的拌制及輸送：砼要嚴(yán)格按配合比攪拌均勻，攪拌機(jī)附近懸掛配合比牌板。砼經(jīng)攪拌機(jī)攪拌均勻后人工入?；虿捎幂斔捅萌肽?。

（3）砼澆注

砼澆注應(yīng)分層對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，每層厚度不超過(guò)300mm；并應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。砼振搗采用風(fēng)動(dòng)震動(dòng)棒，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)，振動(dòng)棒插入下層砼中50～100mm，每次移動(dòng)距離350mm,振搗砼表面出漿、無(wú)氣泡上浮。

（4）澆注砼防水技術(shù)措施

1）立模前發(fā)現(xiàn)圍巖出水點(diǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)出水點(diǎn)涌水量大小，安裝導(dǎo)水管，將涌水導(dǎo)入巷道水溝內(nèi)。

2）澆注砼過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)模板內(nèi)有積水時(shí)，應(yīng)及時(shí)排出。

4.3 交岔點(diǎn)施工

在中等穩(wěn)定巖層中，正向交岔點(diǎn)應(yīng)先掘出主巷，并打錨桿進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后回過(guò)頭再刷幫、挑頂，隨即進(jìn)行永久支護(hù)；逆向交岔點(diǎn)采用先由支巷掘至岔口，接著以小斷面橫向與主巷貫通，并將主巷掘過(guò)岔口，隨后反過(guò)來(lái)向主巷方向掘進(jìn)，進(jìn)行刷幫挑頂，并緊跟錨噴永久支護(hù)在不穩(wěn)定巖層中應(yīng)考慮使用導(dǎo)硐法施工交岔點(diǎn)。

由于交岔點(diǎn)斷面較大，開(kāi)挖后圍巖應(yīng)力集中，為防止其受壓變形破壞，同時(shí)也為了減少日后的維護(hù)量，建議各交岔點(diǎn)采用錨網(wǎng)噴等聯(lián)合支護(hù)方式，具體支護(hù)參數(shù)屆時(shí)另行編制措施確定。

4.4 巷道支護(hù)

巷道支護(hù)形式有錨網(wǎng)噴射砼支護(hù)、素噴混凝土支護(hù)。根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際揭露情況，確定支護(hù)型式。如果屬于風(fēng)化松軟圍巖，立即初噴砼對(duì)巖面進(jìn)行臨時(shí)封閉，然后再補(bǔ)噴砼到設(shè)計(jì)厚度。

（1）地表攪拌站拌制混合料（干料），通過(guò)井壁固定的Φ159管路，下放至各水平馬頭門(mén)儲(chǔ)料倉(cāng)，再由無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)至支護(hù)工作面。

（2）水泥用強(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料使用中粗砂、粗骨料用5～10mm石子。為防止管路堵塞和減少回彈，石子要有很好的級(jí)配。速凝劑按水泥量的5%摻加，水灰比不超過(guò)0.45。施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整配合比和水灰比，達(dá)到低回彈、粉塵小、砼強(qiáng)度高的目的。

（3）噴射機(jī)具選用ZP-VB新型砼噴射機(jī)。

（4）錨桿根據(jù)設(shè)計(jì)選擇加工錨桿。采用YT28鑿巖機(jī)或錨索機(jī)鉆進(jìn)錨桿孔。

（5）巷道需掛網(wǎng)地段，初噴砼后，先施工錨桿，再把網(wǎng)片壓緊墻面，噴砼封閉網(wǎng)片，最后達(dá)到支護(hù)厚度。

（6）對(duì)砼表面進(jìn)行不少于14天的噴水養(yǎng)護(hù)。

（7）巷道永久支護(hù)前應(yīng)對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行處理。對(duì)于集中出水點(diǎn)，可埋設(shè)短管導(dǎo)水。對(duì)于淋水面積較大的區(qū)域，則從裂隙旁邊向裂隙深處打眼注漿。

總結(jié)：

總之，巷道的掘進(jìn)和支護(hù)關(guān)系著采礦工程的整體安全，是采礦工程中的關(guān)鍵內(nèi)容，為了能保證順利的采礦，各采礦單位必須要時(shí)刻加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的深入研究，并且對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化采場(chǎng)的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，生產(chǎn)工藝流程等。注重巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)，建立合理的檢測(cè)體制，完善工程安全規(guī)范，在具體的施工環(huán)節(jié)中注意細(xì)節(jié)的把握，最終力求實(shí)現(xiàn)我國(guó)的采礦行業(yè)在新的時(shí)代發(fā)展背景下能安全、平穩(wěn)、高質(zhì)量發(fā)展。