立井中增設馬頭門施工技術

韓天宇 朱家和 趙天圖

湖南漣邵建設工程集團有限責任公司

李家灣錳礦主井落底后在-110m 中段增加一臨時措施單馬頭門，此段礦巖裂隙雖不發育，但層間結合差，易風化。就以吊盤為作業平臺，如何利用光面爆破控制超欠挖，如何安全的保證快速施工做出了探索。

工程概況

李家灣錳礦礦區位于貴州省銅仁市松桃苗族自治縣南西方向，平距約42km，主井井口標高：+871m，井底標高-250m，井筒深度1121m，井筒凈直徑5.5m，掘進直徑6.1m，支護厚度300mm，井筒已完成-170m 中段措施單馬頭門、-200m 中段計量硐室及-250m 井底聯道。在主井落底并且井筒鋼模已經拆除的情況下，應甲方要求在井筒-110m 增設一措施單馬頭門，方位為274°，長度為11m，直墻三心拱，墻高3353mm～1900mm，拱高1467mm，凈寬4400mm，C30 混凝土支護長度5000mm，厚度300mm。

馬頭門施工方案

馬頭門是豎井與井底車場重要的連接部位，位置比較重要，李家灣錳礦該段巖石為層狀結構，層間結構差且井筒鋼模已經拆除，給馬頭門施工帶來相當大的難度，為保證施工安全與進度，決定利用吊盤搭臺子做作業平臺，采用超前支護，為盡量減小對井壁的破壞，采用預裂爆破的方法。放炮后進行找頂噴漿臨時支護，矸子由人工配合耙矸機耙入井筒井底，待馬頭門掘砌完成后再落盤至井底由中心回轉式抓巖機裝入吊桶出矸子。

馬頭門施工方法

施工準備

因主井井筒已完成支護落底并且井筒鋼模已經拆除，施工馬頭門前從井底把吊盤起上來，邊起吊盤邊拆除風水管路，使上吊盤停在-106.5m 處，風水管路拆到-90m 左右。然后在中吊盤和下吊盤用竹排搭保護層，防止吊盤上的設備被巖石砸壞，上吊盤利用Ф45 鋼管與木方子、竹排搭臺子做作業平臺，如圖1，每層吊盤放置兩個滅火器。

方向與標高控制

方向：利用全站儀在井口放好方位，然后在封口盤上打眼，放兩根鋼絲到馬頭門頂板位置，在已砌筑完成的井壁上對稱布置兩個臨時標樁控制馬頭門施工方向，（由于精度較差，后期平巷施工前，必須進行陀螺儀定向），利用標樁吊線及井筒中心垂線放線進行馬頭門開挖，隨著馬頭門開挖掘進的同時，臨時標樁向馬頭門內移動。

標高：從-170m 中段措施單馬頭門已有的標高點拉鋼尺反向引至方位點的臨時標樁上，再拉鋼尺把馬頭門的頂板及底板標高做好，畫出輪廓線。

馬頭門爆破

該段為微風化含礫粘土巖，裂隙不發育，層狀結構，層間結合較差，新鮮巖石易風化，巖體工程穩定性差并且井筒已經完成支護，為控制超欠挖，減小對井壁沖擊破壞決定采用光面爆破。

光面爆破是一種先進的、科學的爆破方法，可使掘出的巷道輪廓光潔，便于采用錨噴支護；圍巖裂隙少、穩定性高；超挖量小。同時光面爆破對工程施工具有成本低、工效高、質量好的特點。根據施工圖紙的要求，在巷道和地下工程掘進爆破后，形成規整、光滑表面；輪廓線以外的巖石不受擾動或破壞很小，盡可能地保持圍巖自身強度。這種人為控制的爆破方法，就叫做光面爆破，簡稱光爆 。

光面爆破的國家質量標準如下：

（1）眼痕率：硬巖不應小于80%，中硬巖不應小于50%。

（2）周邊不應欠挖，平均線性超挖值應小于150mm。

（3）圍巖面不應有明顯的炮震裂縫。

只有通過合理選擇爆破參數、嚴格控制裝藥量、按照順序起爆及利用巖石抗拉強度遠遠低于其抗壓強度的特性有效地組織爆破應力，才能達到預想的效果。

圖1 作業平臺實物圖

圖2 馬頭門炮眼布置圖

馬頭門每次打眼放炮之前，用已做好的方向點及標高點，利用拉線掛坡度規的方法在工作面畫好輪廓線，指引打眼施工。馬頭門爆破掘進采用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑32mm，長度200mm，單卷重0.2kg，炮眼采用7655 式鑿巖鉆機打38mm 炮眼，所有預裂眼在輪廓線內50mm 處打眼。掏槽采用8 眼楔形掏槽，長度2700mm，間距400mm，排間距1200mm，角度84°，裝6 卷藥；拱部周邊眼長度2500mm，間距350mm，裝4 卷藥，墻部周邊眼長度2500mm，間距500mm，裝4 卷藥，間距500mm，空氣間隔500mm裝藥；輔助眼長度2500mm，間距550mm、650mm，裝5 卷藥；底眼長度2500mm，間距500mm，在距底板50mm 處打眼，下插角度2°，裝6 卷藥。具體炮眼布置圖見圖2 及爆破參數表見表1 如下。

表1 爆破參數表

臨時支護

馬頭門掘進后，圍巖原生應力遭到破壞，為達到新的應力平衡，必然會產生壓力，而埋藏深度越大的巖層，構造應力的量級也越大，噴漿能迅速封閉圍巖，減少巖石風化，能有效的支護松散破碎的巖層，確保工作面工人安全。為保證施工質量，噴漿前先用高壓水沖洗巖面，確保噴射的混凝土與巖面粘結性好，預埋控制噴射混凝土厚度的標志，確保混凝土噴射厚度。

桁架架設與模板安裝

首先把下吊盤落到馬頭門底板位置，然后由機修工利用角鐵把吊盤固定好。桁架均用16#槽鋼制作。拉桿采用80mm 圓鋼制作。馬頭門架設6 架桁架。桁架架設：第一架桁架固定在吊盤上，利用中線調中，拉等腰三角使第一邊架桁架處于同一平面，然后利用拉桿控制距離把所有的桁架架好，邊架桁架邊粗調中，用水準儀進行找平，使每架桁架底處在設計標高上，然后進行精細調中，最后用Ф45 鋼管加固，如圖3。

為保證施工質量，加快施工速度，確保效果美觀，馬頭門與井筒連接部位墻部采用建筑模板，拱部采用2000mm×100mm×50mm的木方子，現場測量制作，馬頭門內均采用定制的1200mm×200mm×50mm、1200mm×150mm×50mm 的鋼模板進行鋪設。先進行墻部模板鋪設，墻部澆筑完成后再進行拱部模板鋪設。

圖3 鋼管加固圖

永久支護

混凝土經輸送泵送到井口，用底卸式吊桶下放到吊盤，通過分灰器、溜灰管，分層均勻對稱澆灌，配風管加強混凝土流動性，振動棒振搗。

結語

李家灣錳礦主井-110m 中段措施單馬頭門所處部位巖體工程穩定性較差，利用光面爆破控制了超欠挖，定制的鋼模板可以重復使用，從而節約了材料，降低了工程成本；在施工工期上，僅用十天完成掘支，比計劃提前5天完成；在施工質量上，馬頭門拆除模板后，所有斷面尺寸符合要求，未發現有麻面、蜂窩，混凝土觀感好，與井筒接口比較平整，達到業主要求。通過此次施工，對井下同類型的馬頭門光面爆破提供了成功的經驗和技術支持。