周油坊鐵礦副井凍結法過堅硬表土層施工技術研究

霍鵬飛

（河南煤炭建設集團有限責任公司 安全生產監察處，河南 鄭州 450009）

1 工程概況

周油坊鐵礦位于安徽省六安市霍邱縣西部，副井井筒設計深度為620.0m，設計凈直徑為6.5m，凍結表土段垂深210.0m，采用鋼筋混凝土支護，混凝土標號C30，外壁支護厚度400mm，內壁支護厚度500mm。凍結施工段最大涌水量均小于5m3/h，正常凍結情況下，采用正常的掘砌施工工藝不存在水患威脅［1］。

副井井檢孔資料表明：副井所在表土層以黏土、砂質黏土為主，在垂深100m和140m先后揭露兩層亞砂土層，垂深210m進入基巖風化帶，預測在掘砌施工中將會遇到礫石層、基巖風化帶及其他堅硬表土層。實際掘砌施工中，在垂深101m位置揭露一層厚度約3m的亞中砂土層；垂深104m位置揭露一層淺青灰色鈣質膠結黏土層，厚度為0.65～1.2m，其下為較松軟的亞黏土砂層，該層淺青色黏土層膠結致密，含石英成分及礫石，硬度大。目前，井筒外壁現已施工至垂深104.5m位置，該位置表土層堅硬，用挖掘機和人工風鎬難以通過，為此，展開了凍結法過堅硬表土層施工技術研究，以保證施工的順利進行［2］。

2 施工方案

2.1 正常段施工方案

在正常施工情況下，該礦井筒挖掘采用挖掘機施工，而這種方法在堅硬表土層很難通過且增加施工期，為此采用放松動炮的方法通過堅硬表土層。

2.2 堅硬段施工方案

采用YT-28型鑿巖機打眼；鉆桿選用直徑25mm中空六角鋼鉆桿，鉆桿長度1.0～2.0m；鉆頭選用φ25mm“一”字合金鉆頭；

炸藥選用巖石型普通硝銨炸藥（AYZ-1型），藥卷規格為φ25×200mm，每卷重為200g；雷管選用1-5段毫秒延期電雷管，采用并聯聯線方式；啟爆電源采用380V動力電源。

2.2.1 炮眼深度

采用松動爆破法施工過堅硬表土層時，需在施工前探明堅硬土層厚度，具體是在井筒掘進荒徑上均勻布置探孔6個。炮眼深度應以6個探孔探明的堅硬表土層厚度為基準進行控制，孔底以小于各段揭露的堅硬表土層厚度0.2m為準，禁止打穿堅硬表土層。當堅硬土層厚度大于1.5m時采用分層打眼分次爆破；堅硬土層厚度小于1.5m時可一次打全深分次爆破［3］。

2.2.2 炮眼布置

掏槽眼：采用二階楔型掏槽，掏槽眼深可比其他孔眼深0.1m，內圈徑為1.2m，均勻布置4個炮眼，中心布置一個空心眼；外圈掏槽眼布置8個，外圈徑2.4m，同內圈掏槽眼三花布置。輔助眼：共布置2圈炮眼，第一圈圈徑為4.1m，布置15個炮眼；第二圈圈徑為5.9m布置22個炮眼。

周邊眼：井筒掘進直徑為7.4m，炮眼布置圈徑為7.2m，共布置57個炮眼。炮眼總數為4+8+15+22+57=106個。炮眼布置如圖1所示，爆破參數見表1所示（按照孔深1.5m設計）。

圖1 炮眼布置圖

3 安全技術措施

為保證松動爆破法安全施工，減少由于震動引起局部突水或凍結管斷裂事故，針對爆破施工制定以下安全措施：

3.1 打眼前必須對工作面進行安全檢查，及時將井幫上浮矸及模板、吊盤上活矸清理干凈，方可進行施工，確保施工安全，嚴禁冒險作業；打眼前要認真檢查風帶連接部分是否牢固可靠，以防脫落傷人；打眼時嚴格按驗收員所標定的炮眼位置和角度進行施工，必須實行定機、定眼位、定人的分區打眼制度，每臺鉆的前方特別是釬子下面不能有人停留，以免斷釬傷人。

3.2 打眼前必須施工探孔，探孔的布置不得少于6個孔，孔位布置應沿井筒荒徑均勻布置，探孔應記錄詳細，做好標記；打眼時必須放出井筒掘進輪廓線，看線操作，孔眼深度以探孔為基準嚴格控制，嚴禁打穿堅硬凍結表土層。

3.3 打眼與裝藥不準平行作業，確保施工安全；不得在殘眼上打眼，不準用吹風管吹有殘藥的炮眼。

3.4 為防止爆破施工造成凍結管斷裂破壞，周邊眼嚴禁超出掘進荒徑，裝藥量應嚴格控制，必要時采取間隔裝藥方法進行；每次放炮前及時通知凍結單位關閉凍結管路，爆破前后加強對凍結管路的監測。

3.5 爆破參數可根據圍巖情況而進行適當調整，調整技術參數必須經技術安全管理人員結合現場情況制定并經上級領導審批。

3.6 打眼時，周邊眼距應嚴格控制，少裝藥，減少對圍巖破壞，使井筒成型規整。炮眼深度不得超過1.5m，嚴格控制各眼裝藥量，嚴禁放大炮，放炮后，用風鎬擴刷至設計尺寸，減少圍巖超欠挖量。

3.7 放炮員必須是專職人員擔任并持證上崗，放炮時嚴格執行三人聯鎖放炮制；放炮員領取火藥時，必須對炸藥的類型和雷管的規格編號進行檢查。過期、變質的雷管、炸藥嚴禁入井使用；裝配引藥必須由放炮員進行；裝藥時，要用木質炮棍將藥卷輕輕推入，嚴禁沖擊、搗實，嚴禁用釬桿當炮棍。

3.8 炮眼深度和炮眼的封泥長度應符合要求；聯線前應將大母線短路，如發現火花，要停止聯線，查明原因。

表1 爆破參數表

3.9 放炮前應將工作面設備、設施等提至地面或吊盤上，吊盤提至距工作面不少于30米高處，打開井蓋門，切斷井棚內一切電源，人員全部撤至井口以外的安全地帶；放炮前要發出放炮信號，并設警戒。放炮后向工作面通風不少于15分鐘，待工作面炮煙散盡，人員方可進入工作面工作。

4 結語

根據現場實施情況來看，正常情況下爆破法每個循環進尺1.35m，炸藥消耗量33.4kg，依據打淺眼，少裝藥，放小炮的原則，未引起局部突水或凍結管斷裂事故，保證了井筒正常安全掘砌施工。在經濟、工期方面都取得了良好的效果，其施工方法及技術對工作面過堅硬表土層段施工是一個較好的應用實例。

［1］張自新.煤炭建設工法匯編［M］.北京：煤炭工業出版社，2011.

［2］東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2009.

［3］馬二康，徐陽陽.副立井過泥灰巖與泥巖含水層施工技術［J］.建井技術，2014，35（增刊）：97-100.