豎井開挖施工方法探討

羅俊洲

（太原鋼鐵（集團） 有限公司礦業分公司峨口鐵礦，山西 忻州 034207）

1 豎井開挖施工方案

1.1 正井開挖

它是通過手風鉆人工鑿巖爆破，采用人力裝碴，卷揚機提升出碴；把鎖口的鋼筋混凝土放到開挖線以外，即鎖口后的混凝土面與開挖面齊平，并在井口混凝土面設置控制點，豎井擴挖吊線控制開挖體型尺寸，并在井口安裝安全防護欄網和起吊設備結構件。它還可以通過多臂鉆機鑿巖爆破，采用抓斗提升出碴，可從上而下開挖導井，并且直徑可達十幾米，但是每次清碴不夠干凈。

1.2 反井開挖

反井鉆機成井法已經被廣泛應用于許多水電站和礦山的施工中。如果豎井周圍巖石為全風化巖及強風化巖以上，初期支護采用工25a 型鋼鋼架，間距0.5 m+300 mm 厚網噴混凝土+注漿錨管聯合支護；如果豎井周圍巖石為中風化地層采用工16a 型鋼鋼架支護，如果豎井周圍巖石硬度高也可以只采用噴射混凝土支護。反井開挖首先利用反井鉆頭施工導孔。導孔貫通后在下平洞將導孔鉆頭卸下，并安裝擴孔鉆頭，再由下向上擴孔，擴刷成直徑為準1200 mm~1600 mm的導井，導孔擴孔過程中采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內，再從鉆頭的排水孔壓出，起到冷清刀盤的作用。擴孔完成后開始放炮刷幫，將石碴從鉆桿與孔壁間的環行空間排至排碴槽。

2 豎井擴挖施工技術

2.1 豎井開挖機具

豎井開挖造孔適合采用向上式鉆機，吊籠內需要兩人操作，并且籠內要配備通訊設備與低壓照明電源。平面擴挖，要下小型設備倒渣，井下有設備，占地方，且要保護設備不被砸壞，就不能全斷面一次擴挖、一次噴護。每一層都分成兩次鉆爆，無形中增加工序，降低效率。每層都可以全斷面深孔錯數臺一次性擴挖、一次性噴護。炮渣充分利用地形絕大部分自然溜入導井，工作效率高、爆破效果好，生產成本低，在100 m2左右的豎井擴挖斷面上，廣泛采用這一擴挖方式。

2.2 豎井擴挖施工

鉆機開鉆以后孔內的偏差無法檢測和控制，只能依靠經驗，不同的圍巖類別采用不同的主副泵工作壓力和轉速，嚴格控制鉆進速度；同時適時地掏槽孔與周邊孔的偏差不能超過50 mm，其它炮孔的孔位偏差不能超過100 mm。為減少鉆孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，鉆孔的工作面要保持為35 毅左右的斜面。深孔爆破也不破壞圍巖的自身穩定能力，對豎井自身穩定承載及安全支護工作非常有利，在100 m2左右的豎井擴挖斷面上，應首選溜斗形狀錯數臺擴挖方式為最佳。將傳爆線引到井口的安全距離內，用火雷管點火引爆；爆破后可以通過采用手風鉆的供風管進行純壓式臨時通風散煙，為減少洞內的煙塵，爆破后可以采取灑水降塵措施。

2.3 擴挖循環作業

鉆通以后測得實際的偏斜率為1.03%，略大于允許偏差1%，但是通過計算在這種情況下，導孔的邊壁和豎井邊壁基本重合，沒有超出豎井設計開挖斷面，認為導孔質量合格，可以進行反鉆擴孔。土方開挖前必須嚴格按工程監測的要求進行，并做好各種不同類型的監測點布置，做好資料的收集工作。坑內的管線結合施工做好拆改或懸吊方案。光爆處理井壁打注漿插筋，就滿足了豎井工程的安全。但光爆殘留半孔壁上有裂紋，或進行過二次欠挖處理。就破壞了表層圍巖的自身穩定，應薄噴混土3~5cm，防止巖碴散落傷人。

2.4 反井鉆機導井法

反井鉆機導井法主要利用反井鉆機鉆進原理：由電機帶動液壓馬達，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統，帶動鉆具旋轉，并向上、下升降，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎。導孔施工時排碴：采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內，再從鉆頭的排水孔壓出，將石碴從鉆桿與孔壁間的環行空間排至排碴槽。導孔貫通后在下平洞將導孔鉆頭卸下，并安裝擴孔鉆頭，再由下向上擴孔。

3 質量保證措施

3.1 工程測量質量控制措施

（1） 施工準備完成后，用全站儀測量放樣，確定豎井位置。人工配合挖機開挖鎖口到設計深度后，及時封閉開挖井壁、綁扎鎖口段鋼筋、支設模板澆筑混凝土。豎井底部采用重錘法控制豎井中心線，測量作業由富有經驗的專業人員進行測量放線、復測。

（2） 豎井開挖放樣以軸線控制，每次爆破后進行開挖掘進細部放樣，掌子面上除標定中心，開挖輪廊線。豎井施工循環進尺為不超過1 榀鋼架的距離，每開挖一個循環就必須進行支護，確保施工安全。施工豎井底設置集水坑和料斗坑，作為左右線洞內滲水的蓄積處和作為料斗的起落處。

（3） 豎井開挖結束后，豎井自上而下開挖，并及時進行初期支護，及時按照設計施作支撐，開挖到底后及時進行封底混凝土施工。

3.2 開挖爆破質量控制措施

（1） 嚴格按照招標技術規范、設計圖紙、通知和監理工程師的指示進行施工；

（2） 對參與爆破的有關人員，必須持證上崗；

（3） 在鉆爆過程中，斷層破碎帶除常規的縮短進尺，控制裝藥量外，關鍵在于合理的設計周邊眼部位的鉆眼、裝藥參數和裝藥結構，盡可能維護開挖輪廓線以外圍巖的原始狀態；

（4） 必須嚴格地進行控制爆破實驗和監測，優化各項具體參數，確保開挖質量和被保護對象的安全；

4 結語

在豎井開挖施工過程中，如何正確選擇施工程序和施工方法是至關重要的。對于地質條件復雜挖井斷面大的工程，應該先要處理好井口，為后續工作的正常運行打下堅實的基礎，然后嚴格按照施工工序進行開挖。