豎井開挖施工方法探討

羅俊洲

（太原鋼鐵（集團(tuán)） 有限公司礦業(yè)分公司峨口鐵礦，山西 忻州 034207）

1 豎井開挖施工方案

1.1 正井開挖

它是通過手風(fēng)鉆人工鑿巖爆破，采用人力裝碴，卷揚(yáng)機(jī)提升出碴；把鎖口的鋼筋混凝土放到開挖線以外，即鎖口后的混凝土面與開挖面齊平，并在井口混凝土面設(shè)置控制點(diǎn)，豎井?dāng)U挖吊線控制開挖體型尺寸，并在井口安裝安全防護(hù)欄網(wǎng)和起吊設(shè)備結(jié)構(gòu)件。它還可以通過多臂鉆機(jī)鑿巖爆破，采用抓斗提升出碴，可從上而下開挖導(dǎo)井，并且直徑可達(dá)十幾米，但是每次清碴不夠干凈。

1.2 反井開挖

反井鉆機(jī)成井法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于許多水電站和礦山的施工中。如果豎井周圍巖石為全風(fēng)化巖及強(qiáng)風(fēng)化巖以上，初期支護(hù)采用工25a 型鋼鋼架，間距0.5 m+300 mm 厚網(wǎng)噴混凝土+注漿錨管聯(lián)合支護(hù)；如果豎井周圍巖石為中風(fēng)化地層采用工16a 型鋼鋼架支護(hù)，如果豎井周圍巖石硬度高也可以只采用噴射混凝土支護(hù)。反井開挖首先利用反井鉆頭施工導(dǎo)孔。導(dǎo)孔貫通后在下平洞將導(dǎo)孔鉆頭卸下，并安裝擴(kuò)孔鉆頭，再由下向上擴(kuò)孔，擴(kuò)刷成直徑為準(zhǔn)1200 mm~1600 mm的導(dǎo)井，導(dǎo)孔擴(kuò)孔過程中采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內(nèi)，再從鉆頭的排水孔壓出，起到冷清刀盤的作用。擴(kuò)孔完成后開始放炮刷幫，將石碴從鉆桿與孔壁間的環(huán)行空間排至排碴槽。

2 豎井?dāng)U挖施工技術(shù)

2.1 豎井開挖機(jī)具

豎井開挖造孔適合采用向上式鉆機(jī)，吊籠內(nèi)需要兩人操作，并且籠內(nèi)要配備通訊設(shè)備與低壓照明電源。平面擴(kuò)挖，要下小型設(shè)備倒渣，井下有設(shè)備，占地方，且要保護(hù)設(shè)備不被砸壞，就不能全斷面一次擴(kuò)挖、一次噴護(hù)。每一層都分成兩次鉆爆，無形中增加工序，降低效率。每層都可以全斷面深孔錯數(shù)臺一次性擴(kuò)挖、一次性噴護(hù)。炮渣充分利用地形絕大部分自然溜入導(dǎo)井，工作效率高、爆破效果好，生產(chǎn)成本低，在100 m2左右的豎井?dāng)U挖斷面上，廣泛采用這一擴(kuò)挖方式。

2.2 豎井?dāng)U挖施工

鉆機(jī)開鉆以后孔內(nèi)的偏差無法檢測和控制，只能依靠經(jīng)驗(yàn)，不同的圍巖類別采用不同的主副泵工作壓力和轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度；同時(shí)適時(shí)地掏槽孔與周邊孔的偏差不能超過50 mm，其它炮孔的孔位偏差不能超過100 mm。為減少鉆孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，鉆孔的工作面要保持為35 毅左右的斜面。深孔爆破也不破壞圍巖的自身穩(wěn)定能力，對豎井自身穩(wěn)定承載及安全支護(hù)工作非常有利，在100 m2左右的豎井?dāng)U挖斷面上，應(yīng)首選溜斗形狀錯數(shù)臺擴(kuò)挖方式為最佳。將傳爆線引到井口的安全距離內(nèi)，用火雷管點(diǎn)火引爆；爆破后可以通過采用手風(fēng)鉆的供風(fēng)管進(jìn)行純壓式臨時(shí)通風(fēng)散煙，為減少洞內(nèi)的煙塵，爆破后可以采取灑水降塵措施。

2.3 擴(kuò)挖循環(huán)作業(yè)

鉆通以后測得實(shí)際的偏斜率為1.03%，略大于允許偏差1%，但是通過計(jì)算在這種情況下，導(dǎo)孔的邊壁和豎井邊壁基本重合，沒有超出豎井設(shè)計(jì)開挖斷面，認(rèn)為導(dǎo)孔質(zhì)量合格，可以進(jìn)行反鉆擴(kuò)孔。土方開挖前必須嚴(yán)格按工程監(jiān)測的要求進(jìn)行，并做好各種不同類型的監(jiān)測點(diǎn)布置，做好資料的收集工作。坑內(nèi)的管線結(jié)合施工做好拆改或懸吊方案。光爆處理井壁打注漿插筋，就滿足了豎井工程的安全。但光爆殘留半孔壁上有裂紋，或進(jìn)行過二次欠挖處理。就破壞了表層圍巖的自身穩(wěn)定，應(yīng)薄噴混土3~5cm，防止巖碴散落傷人。

2.4 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法

反井鉆機(jī)導(dǎo)井法主要利用反井鉆機(jī)鉆進(jìn)原理：由電機(jī)帶動液壓馬達(dá)，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，并向上、下升降，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產(chǎn)生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎。導(dǎo)孔施工時(shí)排碴：采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內(nèi)，再從鉆頭的排水孔壓出，將石碴從鉆桿與孔壁間的環(huán)行空間排至排碴槽。導(dǎo)孔貫通后在下平洞將導(dǎo)孔鉆頭卸下，并安裝擴(kuò)孔鉆頭，再由下向上擴(kuò)孔。

3 質(zhì)量保證措施

3.1 工程測量質(zhì)量控制措施

（1） 施工準(zhǔn)備完成后，用全站儀測量放樣，確定豎井位置。人工配合挖機(jī)開挖鎖口到設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)封閉開挖井壁、綁扎鎖口段鋼筋、支設(shè)模板澆筑混凝土。豎井底部采用重錘法控制豎井中心線，測量作業(yè)由富有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行測量放線、復(fù)測。

（2） 豎井開挖放樣以軸線控制，每次爆破后進(jìn)行開挖掘進(jìn)細(xì)部放樣，掌子面上除標(biāo)定中心，開挖輪廊線。豎井施工循環(huán)進(jìn)尺為不超過1 榀鋼架的距離，每開挖一個循環(huán)就必須進(jìn)行支護(hù)，確保施工安全。施工豎井底設(shè)置集水坑和料斗坑，作為左右線洞內(nèi)滲水的蓄積處和作為料斗的起落處。

（3） 豎井開挖結(jié)束后，豎井自上而下開挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，及時(shí)按照設(shè)計(jì)施作支撐，開挖到底后及時(shí)進(jìn)行封底混凝土施工。

3.2 開挖爆破質(zhì)量控制措施

（1） 嚴(yán)格按照招標(biāo)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)圖紙、通知和監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行施工；

（2） 對參與爆破的有關(guān)人員，必須持證上崗；

（3） 在鉆爆過程中，斷層破碎帶除常規(guī)的縮短進(jìn)尺，控制裝藥量外，關(guān)鍵在于合理的設(shè)計(jì)周邊眼部位的鉆眼、裝藥參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，盡可能維護(hù)開挖輪廓線以外圍巖的原始狀態(tài)；

（4） 必須嚴(yán)格地進(jìn)行控制爆破實(shí)驗(yàn)和監(jiān)測，優(yōu)化各項(xiàng)具體參數(shù)，確保開挖質(zhì)量和被保護(hù)對象的安全；

4 結(jié)語

在豎井開挖施工過程中，如何正確選擇施工程序和施工方法是至關(guān)重要的。對于地質(zhì)條件復(fù)雜挖井?dāng)嗝娲蟮墓こ蹋瑧?yīng)該先要處理好井口，為后續(xù)工作的正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，然后嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行開挖。