一種礦山溜井儲(chǔ)礦倉錳鋼板支護(hù)施工方法

付東波

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

地下硐室支護(hù)施工，必須考慮圍巖工程地質(zhì)、水文條件和允許的暴露時(shí)間等因素，對(duì)支護(hù)的及時(shí)性有較高的要求[1]，硐室的開挖支護(hù)，一般為邊開挖邊支護(hù)，或者超前支護(hù)，以保證施工作業(yè)的安全。在長(zhǎng)九神山灰?guī)r礦項(xiàng)目地下溜破系統(tǒng)工程中，儲(chǔ)礦倉作為大直徑（8m）垂直溜井的下部結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是連通主破碎硐室的重要結(jié)構(gòu)，是很關(guān)鍵的施工部位。設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土貼面錳鋼板的支護(hù)形式，不具備邊開挖邊支護(hù)的施工條件，只能采取開挖后從下而上一次支護(hù)到位的方法，同時(shí)施工方法應(yīng)具備快速高效的特性，才能在保證施工安全、質(zhì)量的同時(shí)，跟進(jìn)施工進(jìn)度。依托長(zhǎng)九項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，本文敘述了一種創(chuàng)新的儲(chǔ)礦倉支護(hù)施工方法，即采用電動(dòng)單梁起重機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)礦倉支護(hù)施工。該施工方法適用于小斷面且超高的地下封閉空間作業(yè)，基于電動(dòng)起重機(jī)的使用對(duì)施工作業(yè)順序進(jìn)行緊密調(diào)配，能有效的保障施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度，為類似施工項(xiàng)目提供參考。

1 概況

1.1 工程概況

溜破系統(tǒng)儲(chǔ)礦倉位于垂直溜井下部，主要開鑿斷面尺寸13.48m×11.2m（長(zhǎng)×寬），高度20m。儲(chǔ)礦倉內(nèi)壁設(shè)計(jì)全斷面60cm厚鋼筋混凝土襯砌，混凝土表面滿鋪錳鋼板作為保護(hù)層，錳鋼板厚度60mm，主要尺寸為1m×1m和1m×0.7m，采用錨筋和襯砌混凝土連接。儲(chǔ)礦倉下部和重板給礦機(jī)硐室空間內(nèi)壁均為鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，中部澆筑混凝土基礎(chǔ)分隔重板給礦機(jī)硐室，形成兩個(gè)漏斗狀下料口，開口尺寸5m×2.28m。料倉下部混凝土結(jié)構(gòu)接觸礦石表面（上表面、卸料口）均滿鋪設(shè)錳鋼板，主要尺寸為5.5m×7.8m。錳鋼板單塊重量301.44kg～20205.9kg，總安裝塊數(shù)935塊，總安裝重量530.7噸，主要工程量見表1，施工空間狹窄，混凝土澆筑及錳鋼板安裝施工難度大。

表1 儲(chǔ)礦倉主要工程量表

儲(chǔ)礦倉開挖時(shí)，隨開挖已進(jìn)行了噴射鋼纖維混凝土臨時(shí)支護(hù)措施，開挖完成后，要求在一個(gè)月內(nèi)完成鋼筋混凝土襯砌永久支護(hù)，盡量縮短圍巖暴露時(shí)間。

1.2 工程地質(zhì)條件

地層產(chǎn)狀N35～87°E，SE∠31°～65°，層理裂隙較發(fā)育。硐室埋深約220m～250m，硐身主要穿越南陵湖組微風(fēng)化灰?guī)r，巖體較完整，圍巖相對(duì)穩(wěn)定，可穩(wěn)定數(shù)日-數(shù)月，局部破碎，夾黑色瀝青質(zhì)膠結(jié)物，開挖時(shí)有掉塊現(xiàn)象，地震縱波Vp=4400m/s～5800m/s。根據(jù)設(shè)計(jì)方提供地質(zhì)勘探資料，儲(chǔ)礦倉段圍巖分級(jí)為Ⅳ級(jí)。儲(chǔ)礦倉段主要為微風(fēng)化灰?guī)r，巖性為薄層泥晶灰?guī)r夾中-厚層泥晶灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r，裂隙節(jié)理較發(fā)育，裂隙面夾黑色鈣質(zhì)膠結(jié)物，裂隙面約8～12條/米，部分溜井段巖芯段層理發(fā)育，呈薄層狀，層面較平滑，傾角15°～20°，錘擊巖芯易沿著層面裂開呈片狀，黑色瀝青質(zhì)含量較高，工程性能較差，較破碎。

地下水為巖溶裂隙水，溶洞導(dǎo)水性好，部分段層理發(fā)育，開挖施工中多處巖面出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，已進(jìn)行插管導(dǎo)排。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

綜合考慮施工條件和實(shí)施難度，將錳鋼板進(jìn)行了材質(zhì)和塊度優(yōu)化，60mm錳鋼板優(yōu)化為40mm厚HB400耐磨板，減輕重量的同時(shí)抗磨性能更佳，儲(chǔ)礦倉倉體耐磨板塊度主要尺寸優(yōu)化為1m×3m，并對(duì)礦倉下部大塊度的耐磨板進(jìn)行分割，優(yōu)化后耐磨板單塊重量為802.11kg～1130.4kg，總塊度減少為344塊，總安裝重量降低為326.811噸。相較原設(shè)計(jì)總安裝重量大幅度降低，安裝塊度尺寸較為平均，接縫更少，材質(zhì)抗磨性能更佳。

3 施工技術(shù)準(zhǔn)備

施工前，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，單梁起重機(jī)的設(shè)備采購，承載結(jié)構(gòu)的安裝，已在溜井開鑿時(shí)完成，具備起重機(jī)安裝條件。施工通道、通風(fēng)、通訊、照明等基本條件按照施工方案準(zhǔn)備到位。溜井封口盤防護(hù)措施、溶洞出水點(diǎn)引導(dǎo)措施、井口封閉、逃生通道等安全措施按照專項(xiàng)安全技術(shù)措施準(zhǔn)備到位。對(duì)項(xiàng)目管理及現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行了多次安全技術(shù)交底，施工前技術(shù)準(zhǔn)備工作逐一落實(shí)，具備成熟的施工條件。

4 電動(dòng)單梁起重機(jī)安裝

錳鋼板單塊重最大1.13噸，選用載重2噸電動(dòng)單梁起重機(jī)（見圖1）。起重機(jī)布置于儲(chǔ)礦倉上部4.5m擴(kuò)挖空間（見圖2），由錨在巖體上的鋼結(jié)構(gòu)牛腿作支撐點(diǎn)，上搭設(shè)鋼梁，鋪設(shè)行走軌道。儲(chǔ)礦倉開挖后斷面尺寸為13.2m（長(zhǎng)）×13.48m（寬），具備汽車吊作業(yè)條件。電動(dòng)單梁起重機(jī)安裝高度22.5m，安裝時(shí)利用溜井吊盤，人工配合25t汽車吊進(jìn)行吊裝，就位后人工在作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行軌道加固、設(shè)備調(diào)試等。作業(yè)順序：①施工作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)，②起重機(jī)行走梁、軌道安裝，③起重機(jī)主梁吊裝，④軌道加固、設(shè)備調(diào)試。

圖1 電動(dòng)單梁起重機(jī)設(shè)備圖

圖2 電動(dòng)單梁起重安裝圖紙截圖（局部）

施工作業(yè)平臺(tái)采用懸掛走廊式，通長(zhǎng)分部于起重機(jī)支撐牛腿之間，覆蓋整個(gè)安裝工作面。工作平臺(tái)走道采用竹排作為骨架，上鋪設(shè)木板，木板和竹桿使用5#圓釘固定，在保證強(qiáng)度的同時(shí)降低整體重量。走廊懸掛鋼筋架使用φ22圓鋼制作，焊接固定于牛腿上。竹排兩端和鋼筋架用鐵絲綁扎固定，形成完整工作平臺(tái)。每根竹桿長(zhǎng)8m，直徑不小于15cm。桿體通直無扭曲，表面無裂紋，無腐爛。平臺(tái)外側(cè)用φ12圓鋼焊接護(hù)欄。鋼筋架外側(cè)使用鋼絲繩掛鉤掛接在上部吊耳上，以防墜落。

5 儲(chǔ)礦倉襯砌

以單梁起重機(jī)為核心施工設(shè)備，對(duì)施工工序進(jìn)行了緊密調(diào)配，從下而上分層作業(yè)，使錳鋼板吊裝、鋼筋制安、錨桿施作、排架搭設(shè)、混凝土澆筑等工序合理接續(xù)，各班組無縫銜接轉(zhuǎn)換，施工效率得到提高。在嚴(yán)密的施工組織下，一個(gè)月時(shí)間順利完成了儲(chǔ)礦倉的永久襯砌施工，施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度得到了三重保證。

5.1 工序調(diào)配

因作業(yè)面為方形，有相對(duì)獨(dú)立的四條作業(yè)線，施工時(shí)呈多工序按順序“追逐”進(jìn)行，各個(gè)工種密切配合，以求施工效率的最大化。施工工序：①材料準(zhǔn)備，②測(cè)量放樣，③第一層（5m）扎鋼筋，④第一層（1m）錨桿施作，⑤第一層耐磨板安裝（1m），⑥第一層（1m）混凝土澆筑，⑦第一層（6m）腳手架搭設(shè)，⑧第二層錨桿施作，⑨工序循環(huán)……

投入1個(gè)普工班組，2個(gè)混凝土班組，2個(gè)支護(hù)班組，普工班組負(fù)責(zé)材料轉(zhuǎn)運(yùn)，輔助其他班組作業(yè)，混凝土班組負(fù)責(zé)扎鋼筋、安裝耐磨板、澆筑混凝土，2個(gè)班組在三個(gè)工序內(nèi)循環(huán)交替。支護(hù)班組負(fù)責(zé)錨桿施作，搭設(shè)腳手架工作，和混凝土班組交替進(jìn)行，平均一天完成一層（1m）永久支護(hù)施工。

5.2 耐磨板安裝

耐磨板安裝在支護(hù)工序中是最關(guān)鍵的一步，其上一步工序是錨桿施作，下一步工序是澆筑混凝土。耐磨板在施工工藝上直接作為襯砌混凝土模板使用，其施工速度和質(zhì)量決定了下一步工序能否正常進(jìn)行，在施工時(shí)，對(duì)耐磨板的安裝檢查是控制重點(diǎn)。

5.2.1 耐磨板穩(wěn)定系統(tǒng)

因耐磨板自重大，人工無法輕易挪動(dòng)，安裝就位困難。采用8#槽鋼和錨桿組合成型鋼穩(wěn)定系統(tǒng)，既增加了耐磨板作為混凝土模板的穩(wěn)定性，又加快了耐磨板安裝就位作業(yè)效率。該穩(wěn)定系統(tǒng)由8#槽鋼作為骨架，在測(cè)量放樣時(shí)縱橫分布在耐磨板內(nèi)側(cè)的分塊處，和錨桿進(jìn)行焊接，穩(wěn)固后能作為耐磨板就位的定位件，耐磨板靠近后貼緊槽鋼就能輕松就位，保證了各層耐磨板安裝的垂直度（見圖3）。

圖3 耐磨板安裝圖紙截圖（局部）

5.2.2 耐磨板就位

耐磨板由汽車直接運(yùn)輸至硐室內(nèi)，倒車入儲(chǔ)礦倉下方留設(shè)的施工通道內(nèi)，電動(dòng)單梁起重機(jī)行走至錳鋼板正上方，掛穩(wěn)吊鉤，人工配合緩慢起吊，待吊繩穩(wěn)定后，操作吊車行走至工作面上方，貼緊槽鋼穩(wěn)定系統(tǒng)后垂直下放，上下層鋼板利用內(nèi)側(cè)吊耳卡位，人工配合定位。定位后和錨桿、槽鋼焊接，預(yù)裝的鉚釘和襯砌鋼筋焊接。隨著腳手架平臺(tái)上升，下部腳手架橫桿頂住已安裝錳鋼板，起到二次穩(wěn)固作用。

5.2.3 分層施工

根據(jù)混凝土供應(yīng)能力及工作空間大小，襯砌混凝土從下至上分為10倉（每2米1倉），鋼筋分為4次進(jìn)行綁扎，每次綁扎高度為5m，鋼管腳手架分為4層，每層5m，根據(jù)工作面需求逐漸升高。采用錳鋼板作為模板（先安裝錳鋼板），混凝土扎筋、立模根據(jù)分倉高度逐次循環(huán)施工。

6 結(jié)語

篇幅有限，文中未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全管控、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量驗(yàn)收、施工設(shè)備以及結(jié)構(gòu)計(jì)算等進(jìn)行詳細(xì)描述，主要敘述電動(dòng)單梁起重機(jī)的安裝使用以及與之搭配的襯砌工序調(diào)配方法，請(qǐng)閱者注意。

對(duì)于地下封閉空間，小尺寸斷面的結(jié)構(gòu)施工，選擇合理的設(shè)備，突破常規(guī)的施工方法，能較明顯的提高施工效率，縮短圍巖暴露時(shí)間，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。通過在長(zhǎng)九神山灰?guī)r礦項(xiàng)目地下溜破系統(tǒng)的施工實(shí)踐，電動(dòng)單梁起重機(jī)適用于小斷面高硐身的空間襯砌施工，能有效提高施工效率，保障施工進(jìn)度。該方法還存在一些缺陷，在電動(dòng)單梁起重機(jī)的運(yùn)行中，因電機(jī)小，提升高度大，存在鋼絲繩旋轉(zhuǎn)打結(jié)情況。后經(jīng)廠家進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造，將提升鋼絲繩調(diào)整為單根，有效的解決了打結(jié)問題，施工條件允許情況下，應(yīng)選擇大型號(hào)電機(jī)，以提高設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定性。