復雜水文地質條件掘進技術在某礦山的應用

馬少松　朱夢然　劉允秋

(1.河鋼集團礦業有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

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·實用技術·

復雜水文地質條件掘進技術在某礦山的應用

馬少松1朱夢然1劉允秋2，3，4

(1.河鋼集團礦業有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

河北鋼鐵集團某鐵礦2#副井井下多處巷道巖石破碎，工作面揭露的黑云變粒巖節理發育，呈碎塊狀，頂板出現大量涌水，伴有塌方，水文地質條件極其復雜，平巷掘進困難重重。為此，經過現場勘查與技術分析，制定了破碎帶先長探注漿治水，后用長管棚超前支護，再短掘短支的施工方案，采用鋼支架加錨網臨時支護，后用C30鋼筋混凝土永久支護，保證了施工的順利進行。

平巷掘進巖石破碎涌水長探注漿支護

河北鋼鐵集團某鐵礦2#副井井下平巷-350m水平在探水注漿過程中卡鉆、埋鉆現象嚴重，巖石比較破碎，節理裂隙發育，且含水量較大；-475m工作面揭露的巖石為黑云變粒巖，節理發育，巖石極破碎，呈碎塊狀，頂板出現涌水，巖石硬度系數為Ⅴ級。

經過現場勘查與技術分析，最終確定了先長探注漿治水，后用長管棚超前支護，再用短掘短支的施工方法、采用鋼支架加錨網臨時支護及C30鋼筋混凝土永久支護，保證了施工順利進行。

1　長探注漿治水

1.1探水孔布置

根據探水孔及注漿情況分析(見圖1)，3#、5#、6#注漿鉆孔由于沒有施工到設計位置，注漿量很少，為上次注漿的薄弱部位。為施工安全，在頂部以及右側上幫各布設1個注漿孔(1#、2#)進行注漿探水施工，同時再增加2個檢查孔(3#、4#)，以確保巷道掘進安全。本次注漿探水鉆孔及檢查孔布置見圖2。

圖1　注漿鉆孔位置

1.2止漿墻的破除

止漿墻探水注漿結束后，清理探水時產生的碎渣，確保巷道底板完全露出，利用YT28風動鑿巖機鑿巖。由于混凝土內管路、錨桿等預埋件較多，采用分層爆破，控制好裝藥量。

圖2　注漿鉆孔位置布置(單位：mm)

2　長管棚超前支護

止漿墻破除2.5m后進行長管棚超前支護，采用φ76mm×4mm×15m鋼管，根據設計標定好長管棚施工位置，利用潛孔鉆開孔，預埋孔口管。孔口管采用φ108mm×3mm無縫鋼管，鉆孔施工到設計位置后安裝長管棚，最后注漿固結鋼管。

長管棚長15m，布置11個鉆孔，鉆孔布置示意見圖3，鉆孔參數見表1。

圖3　長管棚布孔示意(單位：mm)

孔號垂直角/(°)水平角/(°)孔深/m距巷道中線/m距底板高/m1#2.0左偏7.315.1左2.2192.7952#3.8左偏6.615.1左1.9903.3493#5.4左偏5.415.1左1.6273.8274#6.6左偏3.815.1左1.1484.1905#7.3左偏2.015.1左0.5954.4196#7.6015.104.4987#7.3右偏2.015.1右0.5954.4198#6.6右偏3.815.1右1.1484.1909#5.4右偏5.415.1右1.6273.82710#3.8右偏6.615.1右1.9903.34911#2.0右偏7.315.1右2.2192.795

鉆孔開孔直徑130mm，終孔直徑90mm，鉆孔深度17m；為保證孔口管的抗拔力，在管外徑上焊接螺旋狀φ6mm鋼筋，孔口管上端焊接高壓法蘭，與高壓閘板閥相接。

3　破碎帶掘進

破除剩余的止漿墻，施工一短管棚，短管尺寸為φ32mm×4mm×5m,管棚間距為200mm，管棚架好后再進行爆破作業。

3.1破碎帶短探施工

巷道掘進前分別在巷道底板、兩幫以及頂部施工5個探水鉆孔，深度為5m，底板2個、左右幫各1個、頂板1個。施工中如發現出水，立即注漿封堵，確保掘進施工安全。

3.2破碎帶掘進施工

斷層破碎帶采用“多打眼、少裝藥、短進尺、弱爆破”的原則進行開挖作業，嚴格控制周邊眼間距及裝藥量，以減少超欠挖對圍巖的震動。爆破采用先掘進小斷面，后進行刷幫擴頂作業，一個循環施工1.0～2.0m，對于巖石極破碎地段采用風鎬人工掘進，以保證圍巖的穩定及施工順利進行。

3.3鋼支架臨時支護

(1)每次爆破排矸后，立即進行29U型鋼支架加錨網臨時支護，要緊跟工作面，防止頂幫巖石塌落。

(2)利用YT28型風動鑿巖機開鑿錨桿眼，錨桿眼φ32mm。錨桿采用φ25mm螺紋鋼，長2.0m，每架鋼支架布10個錨桿眼，左右柱腿各3個、拱部4個，鋼拱架兩個柱腳底部向上250mm范圍內務必各有一根側向錨桿眼。鋼支架間距為500～800mm。

(3)29U型鋼支架安裝。先掛好中腰線，在設計位置上安裝鋼支架的左右柱腿，并與錨桿焊接，再安裝支架拱部，支架柱腿與拱部支架采用卡纜連接，每個搭接安裝兩套卡纜，間距為200mm。拱部安裝好后要與錨桿焊接牢固。

(4)鋼支架間采用拉桿連接，拉桿為φ25mm圓鋼制作，長460～760mm，每個鋼拱架用8根，左右柱腿3根，拱部2根。

(5)在鋼支架間安裝金屬網，網片尺寸為1m×2m，采用φ8mm鋼筋制作，網格100mm×100mm，網與網搭接長度100mm。

(6)片落較嚴重區采用圓木背板，片落空區采用C15混凝土充填密實。

(7)鋼支架支護好后噴射C25混凝土，厚度為100mm。

4　鋼筋混凝土永久支護

依據頂板的巖石情況，對臨時支護巷道進行鋼筋混凝土支護。

(1)鋼筋網施工。混凝土鋼筋采用φ22mm螺紋鋼，環向間距220mm，縱向間距200mm，搭接長度902mm，保護層厚度為50mm。

鋼筋網施工:首先綁扎3根環向鋼筋，固定在錨桿上，再進行縱向鋼筋綁扎，之后進行剩余環向鋼筋綁扎。

(2)模板安裝。采用組合鋼模板，柱腿及拱架均采用[16槽鋼加工，柱腿長2 200mm，拱架每段長3.85m；外弧半徑2 450mm，采用50mm×5mm等邊角鋼連接，橫擔采用φ108mm鋼管制作，長度4 768mm(包括連接板)，每架2根；連接板采用16mm鋼板制作，M16×75mm螺絲連接；拱架間采用50mm×5mm等邊角鋼連接，確保拱架間距。鋼組合模板安裝后，保證鋼筋保護層厚度。

(3)混凝土澆注。采用C30噴射混凝土澆注，澆注厚度230mm。

在地表攪拌干料，利用溜灰管下料。鏟車將干料運至工作面，再用噴漿機將混凝土輸送到需要澆注的位置。澆注前沖洗巖面，分層澆注，分層厚度為0.3m，左右兩側均勻澆注，防止跑模。

(4)拆模。混凝土澆注并養護24h拆模，拆除順序先拱后墻。在模板拆除期間，柱腿及拱架等要分別擺放，以備后用。

5　結　語

河鋼集團礦業公司某鐵礦通過對井下現場勘查及施工，確定了先長探注漿治水、長管棚超前支護、短掘短支的施工方法、鋼支架加錨網臨時支護及C30鋼筋混凝土永久支護，掌握了一套復雜水文地質井巷工程掘進技術，保證了施工的順利進行。

2016-03-02)

馬少松(1990—)，男，助理工程師，063000 河北省唐山市路北區建設北路81號。