探析快速施工工藝在中長斜井的應用

王磊

摘要：目前國內對大坡度長斜井的快速施工可借鑒的經驗不多，在水利工程建設施工中對大坡度、大斷面、長斜井的正井法快速施工還是一個空白。在蘭州市水源地建設工程F3斷層處理斜井施工過程中，我們對長斜井快速施工進行了積極地摸索和研究，取得了不錯的效果。

關鍵詞：快速;施工工藝;中長斜井

1 緒論

長斜井布置方式在礦山建設領域應用的較多，由于礦山建設領域的地質條件復雜多變，斜井的布置坡度、長度、斷面大小受到了很大的限制。在水利工程建設施工中對大坡度、大斷面、長斜井的正井法快速施工還是一個空白，而在水利工程建設施工在斜井基巖段施工中，一般是采用耙斗機裝巖，絞車提升礦車出矸，裝矸出矸效率較低，下山施工時，巷道底板清理困難，放炮后普遍存在底高現象，無法解決。當巷道底板巖性較松軟時，耙巖會使巷道底板出現超挖，尾工大。另外斜井勞動組織方式一般采用的是“三八制”作業，兩掘一噴，月成井一般在80m左右。

2 工程概況

蘭州市水源地建設項目是甘肅省省委、省政府確定的“一號工程”，是以劉家峽水庫作為飲水水源地向蘭州市供水，是蘭州市1號工程。蘭州市水源地建設工程以劉家峽水庫作為引水水源向蘭州市供水。在整個工程建設中，洞徑4.6米、全長31.57千米的輸水主隧洞，是控制水源地項目建設的關鍵。輸水主隧洞主要掘進任務由兩臺TBM相向掘進完成，F3斷層處理斜井主要是為處理輸水主隧洞F3斷層段周圍的破碎圍巖段而設計，采用鉆爆法將不良地質段挖除，確保TBM可以順利滑行通過，從而保障TBM施工進度。F3斷層處理斜井作為蘭州市水源地工程第七標段輸水隧洞的施工通道，其施工進度直接影響著該標段工程能否按計劃工期完成和后續TBM施工工期，遠者影響全線工程的工期。鑒于全線工程連續性，F3斷層處理斜井務必按照計劃工期完工。工程包括取水口、輸水隧洞主洞、分水井、蘆家坪輸水支線、彭家坪輸水支線及其調流調壓站、蘆家坪水廠和彭家坪水廠等。F3斷層處理斜井為處理F3斷層段輸水主洞的措施工程，位于蘭州市永靖縣內，全長618.442m，傾角22.1°，斷面為半圓拱形，凈斷面15.5m2，凈寬4.4m，凈高4m。

F3斷層處斜井進度目標：Ⅳ、Ⅴ類圍巖不低于70m/月，Ⅲ類圍巖不低于100m/月，才能按時井筒落底，工期共計223天。任務重，工期緊。

3 施工方法特點

（1）采用開挖、錨噴、提升運輸機械化配套作業，機械設備的合理配套，可適應不同的地質條件和施工斷面，同時優化提升裝矸系統，適用范圍廣;

（2）研究探索中深孔光面爆破技術，運用科學管理方法，提高循環進尺;

（3）采用專業工種、專業工序“滾班”作業制度，優化人員配備，合理組織，縮短單個循環時間;

（4）加強現場施工管理，抓好打眼爆破、支護、出矸重點工序的管理，提高作業效率。

4 先進的施工工藝

4.1 鑿巖爆破

斜井采用全斷面光面爆破開挖，鉆孔采用手風鉆鉆孔，使用Φ50 鋼管加工簡易施工平臺（作業平臺長4m，寬3m，作業平臺框架用Φ50 鋼管加工而成，頂層鋪設金屬網，金屬網由Φ6.5 鋼筋焊接而成，網格為60×60mm，）作為鉆孔、裝藥的施工平臺;Ⅳ、Ⅴ類圍巖施工遵循“短進尺、勤支護”的原則，循環進尺為1.2m;Ⅲ類圍巖洞身段循環進尺2.2m。施工時應根據巖性及時合理調整爆破參數，周邊孔采用光爆藥卷并用導爆索間隔裝藥，嚴格控制裝藥量以便達到最佳爆破效果。

通過對中深孔爆破的探索研究，對不同的地質條件及時調整爆破圖表，提高了爆破效率，保證每循環進尺不低于2.2m，有效的降低每米巷道炸藥消耗量，加快了施工速度。

4.2 裝巖提升

在斜井施工過程中， 出矸時間一般占總循環時間的60 %左右， 斜井排矸速度的快慢是影響進度的關鍵， 所以組織好排矸提升至關重要。提升運輸系統主要考慮提升機選型、箕斗配置以及施工期間的提升能力。

經過調研、考察，結合目前挖斗裝巖機和礦車在平巷施工工藝，F3斷層處理斜井采用運輸采用JK2.0×1.5礦井提升機和6m3箕斗配套使用，提高提升運輸效率與安全性。一個正規循環的巖石爆破方量為38.1m3，松散系數按1.53考慮，松方為58.293m3。在618.442m井深時，提升機1小時可以提升22.77m3，考慮清底1.5h，即4.5個小時出渣清底完畢。

4.3 支護

斜井建設過程中基本都是采用單一的“二掘一噴”施工工藝，噴漿過程中其它工藝都必須停止作業。通過改進傳統的“二掘一噴”施工工藝為“混合掘噴”，符合斜井的實際支護情況，滿足安全生產。開口前15mIV類圍巖段采用36U型鋼拱架+噴砼。開口15m至Ⅲ類圍巖部分采用錨網噴+29U型鋼拱架支護。斜井洞身Ⅲ類圍巖段支護形式為隨機錨網噴支護。斜井拱部120°以下部分采用隨機錨桿支護。斜井洞身V類圍巖（F3斷層破碎帶）支護形式為錨網噴+29U型鋼拱架，優化了支護方式，縮短了掘進工作面的噴漿時間，加速了掘進施工的速度。

4.4 排水

采用2級排水，工作面涌水通過風泵排入水箱（尺寸：1m×1.2m×2m），水箱設置在掌子面后50m處，安裝MD4050×5型排水設備2臺（流量：40m3/h，揚程：250m，功率：為55kw），通過Φ108mm×δ4.5mm排水管，將水直接排至地面。

4.5 機械化配套設備

機械化配套作業時根據具體工程條件圍繞斜井施工中的鉆爆、支護、裝矸、運輸四道工序配以適宜的配套設備進行作業，使人機操作一體化、程序化、機械化的施工作業方式。

在F3斷層處理斜井開工前，我們根據工程實際和其他工程施工先進經驗，通過多方案經濟技術比較，確定F3斜井施工選用風鉆打眼，激光指向儀控制眼位，ZWY180/75L履帶式耙裝機裝矸，JK2.0×1.5提升機提升6m2箕斗出矸，自卸汽車排矸，井口地面用PZ8噴漿機長距離輸料噴漿的機械化配套方案。

5 科學的組織與管理

5.1 勞動組織

F3斷層處理斜井施工改變了傳統的“三八”及“四六”作業制，采用專業工種、專業工序“滾班”作業制度與混合作業相結合的施工組織方式。掘進采用“滾班”作業制，輔助作業采用“三八”作業制。掘進分為爆破班（負責打眼放炮）、支護班（負責支護）、出矸班（負責裝矸、出矸）三個作業班，輔助作業班負責提升，地面運矸、機電檢修等作業。噴漿站設在井口，掘進與支護平行作業。每個作業班配備相關專業人員，

統一指揮，統一平衡，分工清，責任明確，配合密切。通過這樣有效地組織，明顯提高了工時工種利用率，充分發揮了每個工種的作用，調動了每個施工人員的積極性。

5.2 現場管理

斜井施工中工序主線為開挖爆破—出矸—支護，加強工序主線的管理，嚴格控制工序主線的影響因素，同時抓有關工序間的平行作業，即換班與點眼定位平行，鉆眼與安裝錨桿平行，排矸與打眼平行，打眼、排矸與噴射混凝土支護平行，裝藥與檢修接長管線平行，修臺階與支護排矸平行，施工水溝與各工序平行，井筒維修粉刷與各工序平行等，縮短循環時間，以此來加快施工進度。

6 主要經濟技術指標

F3斷層處理斜井實施的快速施工研究從施工機械化配套、施工工藝流程優化、勞動組織和加強施工現場管理、安全管理等幾方面著手進行了系統的闡述，現場管理人員經過切身實踐后，施工進度明顯加快，F3斷層處理斜井提前28天井筒落底，Ⅳ、Ⅴ類圍巖月進度達到82.5m，Ⅲ類圍巖月進度達到130m，使公司斜井施工水平提高到一個新的高度。在經營指標方面，快速施工方案的實施較計劃節約28天，節約輔助固定費用189216元，節約收益508726.4元，多創效益89446.4元，共計創造787388.8元，取得很好的經濟效益。

7 結語

該快速施工研究方案比較合理地配備了斜井快速施工機械化配套設備，通過探索研究中深孔爆破技術，優化施工工藝，先進勞動組織管理，為水利工程長斜井的快速施工積累了寶貴的經驗;加以科學的施工管理、嚴密的安全防范措施和嚴格的設備管理制度，使斜井的施工速度達到一個新水平，為下一步公司在水利水電領域的斜井工程提供了實踐基礎。該項目在F3斷層處理斜井的成功應用，大大縮短了工期，取得了一定的社會效益和經濟效益。