穿越井巷塌方區(qū)中撞楔法施工的應(yīng)用探析

摘 要：在礦山工程的施工以及礦產(chǎn)開采過程中，有時(shí)會(huì)受到地質(zhì)條件的影響，在井巷中產(chǎn)生塌方區(qū)域，這些塌方區(qū)嚴(yán)重影響了礦山工作的安全性和穩(wěn)定性，對于工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的威脅。因此，一般在都會(huì)采取相應(yīng)的措施穿越井巷塌方區(qū)域，以保證生產(chǎn)安全。文章結(jié)合實(shí)際例子，對撞楔法支護(hù)技術(shù)在穿越井巷塌方區(qū)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，為同類工程的施工提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：井巷塌方區(qū)；撞楔法施工；應(yīng)用

中圖分類號：U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0164-01

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國的城市化進(jìn)程不斷加快，社會(huì)發(fā)展對于能源和資源的需求也在不斷增大，在很大程度上推動(dòng)了礦產(chǎn)勘探和開采行業(yè)的發(fā)展。對于礦山施工而言，由于受到地下溶洞、脆弱巖層等的影響，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)井巷塌方的情況，威脅著礦產(chǎn)開采的安全，需要引起礦山工程設(shè)計(jì)和管理人員的重視，采取針對性的措施進(jìn)行解決。

1 撞楔法概述

撞楔法，又稱插板法或者板樁法，屬于一種特殊的掘進(jìn)方法，是指在復(fù)雜地層中掘進(jìn)井筒或者平巷時(shí)，使用一定規(guī)格的木楔或者金屬楔，強(qiáng)行超前插入流沙層、含水砂層或者破碎帶，對其移動(dòng)進(jìn)行控制，然后進(jìn)行井筒或者平巷掘進(jìn)的施工方法。一般來說，撞楔法施工主要應(yīng)用于井巷施工中，遭遇礫石堆積層、破碎帶或者塌方地段，由于其巖層破碎、松軟，容易受到施工的影響，導(dǎo)致頂板不斷冒落，難以形成良好的開挖空間。撞楔法施工的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

①采用了超前支護(hù)，可以有效防止巷道中出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象，保證了作業(yè)人員的安全；

②可以最大限度地減少出碴量，提高施工的效率，降低施工成本；

③施工工藝相對復(fù)雜，對于控制技術(shù)要求較高。

2 撞楔法施工在穿越井巷塌方區(qū)中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某礦山在開采過程中，采用的開拓方式為上下盤沿脈階段平巷以及穿脈巷環(huán)形布置，以井底車場為界，采用無底柱崩落法的開采方式。礦山礦床上部的圍巖主要是泥質(zhì)黑云母、變質(zhì)粉砂巖等，受一定程度的磁鐵礦化，與礦體之間存在較為明顯的分界線。在礦區(qū)東部的一段區(qū)域，由于上盤段存在許多的水溶洞，而下盤段也出現(xiàn)有明顯的沙化和泥化，在開挖過程中，容易出現(xiàn)冒頂、穿幫乃至塌方的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工程的施工安全。

2.2 施工方案

通過對于區(qū)域范圍內(nèi)地形細(xì)致以及水文情況的勘察，結(jié)合地層中不同的巖石狀況，決定采用不同的預(yù)防措施，如小導(dǎo)管支護(hù)發(fā)、工字鋼加強(qiáng)支護(hù)法等，而對于已經(jīng)出現(xiàn)塌方的井巷區(qū)域，則采用撞楔法施工，穿越塌方段，以確保礦產(chǎn)開采和礦山施工的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 施工工藝

撞楔法施工的基本流程，包括前期準(zhǔn)備、打入穿楔、出碴、支架安裝等，在實(shí)際操作中，需要關(guān)注每一個(gè)環(huán)節(jié)的操作要求，保證施工的安全和穩(wěn)定。

2.3.1 前期準(zhǔn)備

在施工前，要切實(shí)做好準(zhǔn)備工作，以保證工程施工的順利展開。對于撞楔法施工而言，施工準(zhǔn)備工作主要包括施工材料、施工設(shè)備、施工人員的準(zhǔn)備以及初始接引支架的安裝工作等。首先，對于施工材料而言，要明確其數(shù)量和質(zhì)量，并按照工程設(shè)計(jì)要求，將其加工成為統(tǒng)一的尺寸，從而為施工奠定良好的基礎(chǔ)。其次，要對施工中需要用到的設(shè)備進(jìn)行調(diào)配，并做好設(shè)備的檢查和維護(hù)工作，確保設(shè)備處于良好的待機(jī)狀態(tài)。然后，要選擇經(jīng)驗(yàn)豐富，專業(yè)技能熟練的施工人員，并切實(shí)做好技術(shù)交底工作，為施工提供人員保障、最后，需要對接引支架進(jìn)行預(yù)裝。通常情況下，在距離冒落區(qū)3 m左右時(shí)安裝支架，為穿楔工作做好準(zhǔn)備。同時(shí)，可以通過將多個(gè)支架連為一體的方法，提升支架整體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.3.2 穿楔

根據(jù)塌方區(qū)巖石強(qiáng)度和實(shí)際狀況的差異，可以選擇鋼軌、小型剛、木板等作為穿楔材料。對于該工程而言，由于在冒落堆中存在有大塊的巖石，因此直接使用鋼軌進(jìn)行穿楔。為了確保打入穿楔的質(zhì)量，要對鋼軌進(jìn)行預(yù)先處理，將其頭部切割成尖形，使其能夠擊碎大塊巖石。在施工中，要保證鋼支架和前方穩(wěn)定的冒落碴堆能夠共同分擔(dān)中間圍巖的重量，穿楔的長度應(yīng)該超過出碴擾動(dòng)區(qū)域。需要注意的是，在施工中，要確保鋼軌的間距在260 mm以內(nèi)，避免縫隙過大造成巖石的掉落。在打入穿楔過程中，當(dāng)鋼軌大部分進(jìn)入巖體后，要在其尾部加上鋼管，繼續(xù)接受撞擊。

2.3.3 出碴

首先，在超前護(hù)頂?shù)难谧o(hù)下，要對出碴順序進(jìn)行合理分配，先出兩側(cè)的碴石，架設(shè)立腳，在保留中間碴堆的情況下，對頂梁進(jìn)行架設(shè)。在支架垂直方向，使用工字鋼或者槽鋼堆積進(jìn)行焊接支撐，確保支架可以形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。然后，要對出碴量和出碴速度進(jìn)行明確，確保穩(wěn)定出碴，不會(huì)對冒落堆的穩(wěn)定造成影響，以免造成鋼楔前端出現(xiàn)下探的情況。最后，要做到穩(wěn)扎穩(wěn)打，不貪多不冒進(jìn)，將出碴的長度控制在能夠滿足下一個(gè)支架的撞楔需求即可。

2.3.4 支架安裝

在該工程施工中，選擇11#工字鋼作為支架材料。支架有立柱和頂梁兩部分組成，一方面要在立柱與地面交接的位置，加焊鋼板，以擴(kuò)大接地面積，提升承載能力。另一方面要將立柱與頂梁相接的位置支撐卡板形狀，便于就位和固定。在對支架進(jìn)行安裝的過程中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

①支架應(yīng)該安裝在設(shè)計(jì)毛斷面以外，以獲得永久的支護(hù)空間。

②在必要時(shí)，需要采用雙頂梁結(jié)構(gòu)，提升頂梁的強(qiáng)度。

③要確保兩側(cè)的圍巖強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，能夠保證立柱的穩(wěn)定。如果圍巖脆弱或者同樣出現(xiàn)垮塌，則需要在立柱后加上木板，增加立柱與圍巖的接觸面積。在必要的情況下，還可以對圍巖進(jìn)行注漿固結(jié)。

④在礦巖接觸帶，需要采取相應(yīng)的措施，避免水流等因素對于礦產(chǎn)開采的影響。

2.4 質(zhì)量控制

在施工過程中，要切實(shí)做好質(zhì)量控制工作，避免工程存在質(zhì)量隱患。對于該工程來說，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面對施工質(zhì)量進(jìn)行控制：

①對支架立柱進(jìn)行安裝時(shí)，需要結(jié)合巖石的實(shí)際情況，對立柱基礎(chǔ)進(jìn)行加固，避免因壓力過大導(dǎo)致地面下沉。

②要確保焊接施工的質(zhì)量，對焊縫強(qiáng)度進(jìn)行檢查，保證支架整體的穩(wěn)定性。

③對于相鄰支架的間距，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際壓力情況進(jìn)行靈活調(diào)整。

④在出碴時(shí)，要做好控制工作，確保兩側(cè)以及頂部不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)漏碴的情況，且四周的圍巖和碴堆要保持穩(wěn)定。

3 結(jié) 語

在采用撞楔法施工工藝后，井巷中的塌方區(qū)保持了長久的穩(wěn)定，在其他工程施工和礦產(chǎn)開采中都不存在安全隱患，有效保證了礦產(chǎn)開采工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行。因此，對于礦山工作人員而言，要結(jié)合實(shí)際情況，采用撞楔法對井巷塌方區(qū)進(jìn)行處理，減少工作中的不穩(wěn)定因素，保證作業(yè)人員的安全。實(shí)踐證明，撞楔法施工是一種簡便實(shí)用的方法，應(yīng)該推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭建清.撞楔法施工在穿越井巷塌方區(qū)的應(yīng)用[J].中國礦山工程，2013，（1）.

[2] 王永鋒，李新惠.撞楔法支護(hù)在巷道掘進(jìn)過斷層破碎帶中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011，（7）.

[3] 章德軍.過破碎帶和突出煤層的施工措施[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012，（6）.