導(dǎo)硐法在富全礦業(yè)主井溜破系統(tǒng)施工中的應(yīng)用

尹寶昌,胡道喜

(1.西安建筑科技大學(xué), 陜西西安 710055;2.中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司, 山東汶上縣 272516)

導(dǎo)硐法在富全礦業(yè)主井溜破系統(tǒng)施工中的應(yīng)用

尹寶昌1,2,胡道喜1,2

(1.西安建筑科技大學(xué), 陜西西安 710055;2.中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司, 山東汶上縣 272516)

采用導(dǎo)硐法施工溜破硐室,先在硐室底部中間位置施工一小斷面巷道,然后施工一人行及溜礦天井至硐室頂部,自上而下進(jìn)行擴(kuò)頂刷幫。施工過程中采用簡易光面爆破掘進(jìn),初次采用錨噴砼臨時支護(hù),二次采用雙層鋼筋錨網(wǎng)噴永久支護(hù)成型,既加快了施工進(jìn)度,又節(jié)約了工程基建投資。

導(dǎo)硐法;溜破硐室;噴錨網(wǎng)支護(hù)

導(dǎo)硐法掘進(jìn),就是借助輔助巷道 (導(dǎo)硐)開挖大斷面硐室的方法[1],即在松軟破碎的巖層施工斷面較大的硐室時,采用先掘進(jìn) l～2條小斷面巷道 (導(dǎo)硐),然后再行開幫、挑頂或臥底,將其擴(kuò)大到硐室設(shè)計斷面并進(jìn)行永久支護(hù)。根據(jù)其位置和圍巖性質(zhì)不同,主要有下導(dǎo)硐施工法、上導(dǎo)硐施工法和兩側(cè)導(dǎo)硐施工法 3種方式。

中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司李官集鐵礦主井溜破系統(tǒng)掘砌工程,是整個礦山工程系統(tǒng)中最復(fù)雜、施工難度最大的工程。它是否能夠按期完成,是決定整個礦山建設(shè)能否盡快投產(chǎn)的關(guān)鍵。該硐室位于主井 -352 m水平,硐室長度 15 m,高 13.8 m,寬10 m,掘進(jìn)爆破工程量較大。二級提升配置,地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工難度大。

在溜破硐室施工過程中,李官集鐵礦結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,利用導(dǎo)硐法掘進(jìn),采取臨時支護(hù)與永久支護(hù)相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)了安全、優(yōu)質(zhì)、高效,該工程實(shí)際工期 40 d,取得了較好的效果。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)均被第四系復(fù)蓋,鉆探揭露下伏地層為太古界泰山群山草峪組 (Artts)。

該組巖性主要為黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖,另有黑云角閃片巖及斜長角閃巖夾條帶狀、條紋狀磁鐵角閃石英巖和條帶狀磁鐵石英角閃巖。巖層普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用和不同程度的混合巖化作用。其中片理、片麻理發(fā)育,構(gòu)造線走向北北西,傾向南西 ,傾角 70°～80°。

該組中條紋 (帶)狀磁鐵角閃石英巖是本礦區(qū)的含礦層位。巖石具帶狀條紋狀構(gòu)造,纖狀花崗變晶結(jié)構(gòu),礦物組成為石英、角閃石、磁鐵礦、碳酸鹽類礦物等。磁鐵礦晶粒呈不規(guī)則狀分布于角閃石周圍。

1.2 施工工程現(xiàn)狀

李官集鐵礦采用豎井開拓,對角式通風(fēng)。礦區(qū)內(nèi)主要有主、副、風(fēng)井及設(shè)備材料井,其中:主井井筒設(shè)計井底標(biāo)高為 -409 m,實(shí)際掘砌至 -320 m水平,有 89 m沒有掘砌;副井提升系統(tǒng)安裝完成,在-120 m水平設(shè)有單側(cè)馬頭門,在 -220,-320 m水平設(shè)有雙側(cè)馬頭門,副井 -320 m井底車場、石門巷均施工完成;風(fēng)井井筒掘砌完成,在 -120 m水平風(fēng)井與副井貫通;在 -220,-320 m水平主井與副井貫通。

1.3 溜破硐室設(shè)計概況

李官集鐵礦破碎硐室原設(shè)計硐室長度 15 m,掘進(jìn)斷面寬為 11 m,高為 13.8 m,支護(hù)形式為鋼筋砼500 mm的經(jīng)典硐室支護(hù),硐室凈斷面為寬 10 m,高13.3 m。在實(shí)際施工過程中,根據(jù)硐室圍巖條件,設(shè)計單位對其支護(hù)設(shè)計進(jìn)行了修改,硐室支護(hù)形式采用厚度 150 mm的雙層鋼筋網(wǎng)支護(hù)。

2 施工方案選擇及人員組織安排

2.1 施工作業(yè)模式選擇

為確保主井系統(tǒng)安裝工程能夠提前完成,李官集鐵礦充分利用工程現(xiàn)有實(shí)際情況,合理安排施工作業(yè)順序,在工程施工作業(yè)布置方面,打破了原有的溜破系統(tǒng)施工必須由主井承擔(dān)完成的傳統(tǒng)生產(chǎn)組織順序,大膽采用了主井下延與溜破硐室掘砌同時施工的平行作業(yè)模式。即在主井下延的同時,組織安排粉礦回收井、-352 m硐室聯(lián)巷及破碎硐室的施工,做到主井井筒掘砌、安裝與溜破系統(tǒng)掘砌齊頭并進(jìn) (見圖1)。在主井掘砌到底后,直接將井筒交付安裝隊伍進(jìn)行鎖口、井架、卷揚(yáng)、配電等配套工程施工,以進(jìn)一步縮短工期。

圖1 李官集鐵礦主井溜破系統(tǒng)

2.2 硐室施工工藝

在施工破碎硐室的施工工藝選擇方面,李官集鐵礦結(jié)合現(xiàn)場條件,采用了導(dǎo)硐法施工。即先在硐室底部中間位置施工一斷面為 2 m×2 m的巷道作為聯(lián)絡(luò)道,以作為人行及耙碴機(jī)耙碴通道;然后在聯(lián)絡(luò)道起始及終端位置各施工 1個天井至硐室頂部,作為人行、通風(fēng)、溜渣之用;最后通過天井到硐室頂部進(jìn)行擴(kuò)頂刷幫。刷幫過程中及時進(jìn)行臨時支護(hù),全部完成后自上而下進(jìn)行錨噴網(wǎng)永久支護(hù)。錨網(wǎng)噴支護(hù)要求:錨桿采用Φ16 mm全螺紋鋼,長 1.8～2.5 m,間排距 1 m;鋼筋網(wǎng)由Φ8或Φ14 mm鋼筋編制,網(wǎng)度為 80 mm ×80 mm;噴漿厚度為 100或 150 mm(見圖2)。施工工藝流程如下:

圖2 硐室施工工藝

(1)硐室掘進(jìn)采用鉆爆法施工,濕式氣腿鑿巖機(jī)打眼,簡易光面爆破。廢石經(jīng)過天井落入聯(lián)絡(luò)道內(nèi),耙裝機(jī)裝入 1.2 m3礦車,由人工推入粉礦回收井 -352 m硐室聯(lián)巷車場,再由粉礦回收井絞車提升至 -320 m水平,最后經(jīng)電機(jī)車運(yùn)至副井井底車場。

(2)頂部擴(kuò)頂完成 5～6 m2后,及時對頂部進(jìn)行噴錨臨時支護(hù)。噴漿機(jī)放置在 -352 m破碎硐室平巷內(nèi),噴漿管由天井進(jìn)入硐室上部,進(jìn)行噴砼作業(yè)。

(3)硐室頂部掘支全部完成后,再進(jìn)行刷幫工作,每次 1～2 m高,同時采取臨時支護(hù)形式,確保安全。

(4)以此類推,逐步完成硐室施工。

2.3 人員組織安排

由于采用粉礦回收井進(jìn)行破碎硐室施工,人員工作效率極為重要。在施工過程中,按照“三八制”進(jìn)行人員作業(yè)組織,采用“驢打滾式”交接班制度(即下一班人員要提前 30 min到工作地點(diǎn)等待接班),并且每班都有施工隊長現(xiàn)場指導(dǎo)作業(yè),以進(jìn)一步提高工作效率。

2.4 安全質(zhì)量技術(shù)要求

(1)必須加強(qiáng)頂板管理,進(jìn)入掘進(jìn)工作面前要敲幫問頂、找掉浮矸、危巖,及時采取臨時支護(hù),保證安全。

(2)要加強(qiáng)局部通風(fēng),進(jìn)入放炮結(jié)束后,必須開啟風(fēng)機(jī),對天井上部進(jìn)行強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng),通風(fēng)時間不能低于安全規(guī)程規(guī)定的時間。

(3)硐室施工各工種要相互配合,如硐室頂部與聯(lián)絡(luò)巷耙碴人員要做好呼應(yīng),避免石碴經(jīng)天井掉落傷人等。

(4)嚴(yán)格工程質(zhì)量管理,不安全不施工。特別是采用錨噴網(wǎng)支護(hù)時,錨桿與圍巖的夾角須達(dá)到設(shè)計要求,鋼筋網(wǎng)及錨桿長度連接要到位,藥卷與錨桿確保完成膠合,錨桿錨固力達(dá)到設(shè)計值等。

(5)施工過程中盡量采用簡易光面爆破,做到短掘短支,避免由于硐室成型差或采用大爆破對硐室圍巖穩(wěn)固性的破壞等。

3 結(jié) 論

(1)采用導(dǎo)硐法施工溜破硐室工程,安全性高,工程進(jìn)度快,施工工藝簡單。李官集鐵礦溜破硐室掘砌工程施工計劃工期 60 d,實(shí)際只用了 40 d,大大縮短了工期。

(2)打破了從主井掘砌完成溜破硐室的常規(guī),實(shí)現(xiàn)了主井系統(tǒng)與破碎硐室施工平行作業(yè),為主井提升系統(tǒng)提前投入使用贏得了時間,其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

[1]《采礦手冊》編委會.采礦手冊 (第 2卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990:769-770.

[2]裴啟濤,陳建宏.雙楔形掏槽方法和光面爆破技術(shù)的綜合設(shè)計[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2009,29(1):75-77.

[3]向 軍.光面爆破技術(shù)在凡口鉛鋅礦的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2010,10(3):98-99.

[4]劉愷德,郭學(xué)彬,蒲傳金.巖體結(jié)構(gòu)面對光面爆破效果的影響分析[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2009,29(1):78-81.

2010-09-24)

尹寶昌 (1963-),男,河北昌黎人,教授級高工,從事礦山生產(chǎn)技術(shù)管理工作。