高原地區(qū)溜破系統(tǒng)工程立體化快速施工技術(shù)

張永科

（湖南漣邵建設(shè)工程（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，長沙 410000）

1 引言

普朗銅礦位于云南省迪慶藏族自治州香格里拉市東北部，海拔3 600~4 200 m，是亞洲最大的斑巖銅礦山，也是一座多種有色金屬超大型礦床，年采、選礦石量1.250×104t。溜破系統(tǒng)工程是普朗銅礦基建期關(guān)鍵工程，直接關(guān)系著整個生產(chǎn)系統(tǒng)的形成。地下溜破系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下聯(lián)系緊密，且各部位工程量較大，工作面相對集中，溜破系統(tǒng)如何快速安全施工成為礦山基建期的首要任務(wù)。礦山機(jī)械設(shè)備的廣泛使用，為高原地區(qū)礦山溜破系統(tǒng)工程的快速安全施工提供了保障。

2 工程概況

普朗銅礦破碎硐室海拔3 600 m，破碎硐室上部與卸載站底部結(jié)構(gòu)、原礦倉相連，下部與破碎機(jī)地下室、成品礦倉相連，東西兩端與鐵板給礦機(jī)硐室相交，西北側(cè)與收塵硐室、回風(fēng)天井聯(lián)道相交，東側(cè)與配電硐室、大件道、人行聯(lián)絡(luò)道相交，各部位間相對集中。破碎硐室設(shè)計為直墻圓弧拱斷面，硐室長45.9 m，下部掘進(jìn)寬13.2 m，上部掘進(jìn)寬15.7 m，掘進(jìn)高18.25 m，掘進(jìn)量11 312.3 m3。溜破系統(tǒng)平面及立面布置如圖1 和圖2所示。開掘后，采用錨網(wǎng)噴和雙層鋼筋混凝土支護(hù)[1]，噴射C25 混凝土，支護(hù)厚度100 mm，澆筑C30 混凝土，支護(hù)厚度500 mm，混凝土澆筑量1 487.7m3。破碎硐室的工程質(zhì)量、施工進(jìn)度對整個溜破系統(tǒng)工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度影響很大。

圖1 溜破系統(tǒng)平面布置圖

圖2 溜破系統(tǒng)立面布置圖

3 施工工藝原理及施工工藝流程圖

溜破系統(tǒng)立體化施工技術(shù)是利用溜破系統(tǒng)工程各部位間的空間布置情況，細(xì)化溜破系統(tǒng)各水平礦倉、溜井封閉防護(hù)和提絞設(shè)施布置，從而實(shí)現(xiàn)人員上下、材料提升與立體式作業(yè)平臺緊密結(jié)合的施工技術(shù)。新奧法在硐室、礦倉開挖中的應(yīng)用，很好地解決了溜破系統(tǒng)立體化平行交叉的施工問題。溜破系統(tǒng)工程施工工藝流程如圖3 所示。

4 施工過程及主要的施工方法

4.1 各水平巷道及大硐室導(dǎo)硐施工

溜破系統(tǒng)各水平巷道主要有大件道、膠帶運(yùn)輸平硐、有軌運(yùn)輸水平的卸載線以及回風(fēng)天井聯(lián)絡(luò)道，各巷道長度不一，關(guān)系到各礦倉、溜井、回風(fēng)天井反井貫通，盡早形成通風(fēng)系統(tǒng)，對整個溜破系統(tǒng)工程施工至關(guān)重要。

普朗銅礦開拓方式為平硐開拓，平巷施工均采用Boomer 281 型全液壓單臂硬巖鑿巖臺車打眼，ZL50E 礦用裝載機(jī)配自卸式汽車出矸，溜破系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)道小斷面巷采用YT-28 風(fēng)鉆打眼，WDZL-80 小型挖斗裝載機(jī)裝巖，3 t 礦用汽車運(yùn)輸施工。

4.2 礦倉、天溜井反井施工

平巷施工至礦倉、天溜井位置后，采用ZFY1.2/120 型（LM120）反井鉆機(jī)施工中心天井。原礦倉、成品礦倉直徑一般在5 m 以上，段高在30~50 m，中心天井施工完成后再采用吊罐法聯(lián)合施工。

4.3 大硐室掘砌施工

與溜破系統(tǒng)水平聯(lián)系緊密的大硐室主要有破碎硐室、鐵板給礦機(jī)硐室、給料硐室以及3 660 m 有軌運(yùn)輸水平的卸載站硐室，其中，破碎硐室斷面面積最大，其與原礦倉、鐵板給礦機(jī)硐室、除塵硐室聯(lián)系密切，可考慮統(tǒng)一施工，而破碎機(jī)基礎(chǔ)及地下室與成品礦倉聯(lián)系較為緊密。各硐室的布置位置，斷面大小、硐室長度不同，其施工方法及工藝各不相同。本文以破碎硐室、卸載站硐室為例說明。

4.3.1 破碎硐室導(dǎo)硐法、分層法施工

破碎硐室開挖斷面面積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用導(dǎo)硐法施工。改變常規(guī)的上下導(dǎo)硐，先施工1 條輔助斜坡道，作為硐室施工的行人、通風(fēng)、運(yùn)輸通道，施工至拱部后，采用平導(dǎo)硐+小天井施工相結(jié)合的方法（小天井作為后期施工通風(fēng)、出矸通道）。待硐室上部掘進(jìn)完成后，為保證施工安全，先采用模板臺車分段進(jìn)行混凝土支護(hù)。支護(hù)完成后自上而下分層分段進(jìn)行墻部掘進(jìn)。因破碎硐室與鐵板給礦機(jī)硐室、除塵硐室相連，在破碎硐室向下擴(kuò)刷至鐵板給礦機(jī)硐室、除塵硐室拱部位置時，應(yīng)與各輔助硐室同步分層向下擴(kuò)刷。在向下擴(kuò)刷過程中及時完成各硐室的錨網(wǎng)噴支護(hù)工作，各種吊裝錨桿、預(yù)埋錨桿應(yīng)一起施工。

施工條件具備時，宜選用移動式模板臺車、混凝土輸送泵澆筑混凝土。最后采用整體組合鋼模進(jìn)行下部墻體混凝土支護(hù)。

4.3.2 卸礦硐室分層開挖，卸載站底部結(jié)構(gòu)向下掘支

卸載站硐室掘進(jìn)寬9.7 m，高6.75 m，長44.2 m，采用分層法開挖。噴錨網(wǎng)、拱部長錨索聯(lián)合支護(hù)方式。即先開挖導(dǎo)硐至硐室拱部，導(dǎo)硐高度選取根據(jù)導(dǎo)硐滿足后續(xù)出矸與支護(hù)空間要求確定，一般取4 m 左右。硐室拱部擴(kuò)刷完成后，進(jìn)行錨桿、錨索支護(hù)及時進(jìn)行起吊梁結(jié)構(gòu)錨桿的施工。拱部施工完成后，向下進(jìn)行硐室墻部的掘支作業(yè)。

卸載站底部結(jié)構(gòu)采用由上至下，從中間向兩邊，即“層層剝離，臺階施工”的掘進(jìn)方法。因卸載站底部結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其每次掘進(jìn)斷面尺寸不一致，故根據(jù)開挖斷面，必須采取“多打眼，少裝藥，局部分次爆破”的措施，加強(qiáng)周邊眼的控制，確保開挖成型質(zhì)量[2]。

4.3.3 原礦倉、成品礦倉擴(kuò)刷及臨時支護(hù)

礦倉反井施工完成后，拆除鉆機(jī)。為防止擴(kuò)刷崩壞封口盤及其他設(shè)備，一般考慮向下擴(kuò)刷8~10 m 再進(jìn)行臨時封口盤安裝。在封口盤上布置措施井架及其他提升設(shè)施，形成礦倉提升系統(tǒng)。

礦倉提升系統(tǒng)形成后，即開始礦倉的擴(kuò)刷、臨時支護(hù)施工。考慮礦倉后續(xù)施工安全，在向下擴(kuò)刷的過程中，兩掘一支，主要采用錨噴或素噴形式臨時支護(hù)。爆破后作業(yè)面的矸石大部分會通過反井溜至下部破碎硐室內(nèi)，少量部分需要人工清理，再由裝載機(jī)裝入自卸式汽車內(nèi)運(yùn)至地表排矸場。

4.3.4 鐵板給礦機(jī)硐室及放礦機(jī)硐室支護(hù)

成品礦倉鎖口段施工時，要先完成鐵板給礦機(jī)硐室的支護(hù)工作。鐵板給礦機(jī)硐室支護(hù)由下而上分段分層施工，先澆筑基礎(chǔ)墊層，然后綁扎鋼筋、搭設(shè)腳手架施工平臺，最后支模澆筑混凝土施工。混凝土采用混凝土運(yùn)輸車、混凝土輸送泵澆筑混凝土。

放礦硐室、成品礦倉及破碎機(jī)基礎(chǔ)擴(kuò)刷完成后，在成品礦倉鎖口處安裝封口盤。上下封閉，這樣便于放礦硐室、破碎機(jī)基礎(chǔ)同時進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。放礦機(jī)硐室支護(hù)時采用與鐵板給礦機(jī)硐室同樣的施工方法。

在破碎硐室內(nèi)布置2~3 臺混凝土輸送泵，各工作面設(shè)置單獨(dú)的輸送泵管路。經(jīng)輸送泵管至澆筑工作面。礦倉內(nèi)的泵管用鋼絲繩懸吊固定。

4.3.5 原礦倉、成品礦倉支護(hù)

鐵板給礦機(jī)硐室及原礦倉下溜口，放礦機(jī)硐室及成品礦倉下溜口支護(hù)完成后，可開始原礦倉、成品礦倉平行支護(hù)施工，原礦倉成品礦倉支護(hù)量大，特別是礦倉采用耐磨加固襯板加鋼筋混凝土支護(hù)，支護(hù)時利用襯板作為模板。原礦倉及成品礦倉的耐磨襯板安裝不再采用常規(guī)的井筒滿堂架形式，而是在井口附近安裝3 臺8 t 穩(wěn)車懸吊雙層吊盤進(jìn)行襯板的安裝，既保證了施工人員的安全，又能平行作業(yè)，加快了礦倉的施工進(jìn)度。

4.3.6 卸載站底部結(jié)構(gòu)支護(hù)

卸載站底部結(jié)構(gòu)與原礦倉鎖口處安裝封口盤，上下封閉，原礦倉與卸載站底部結(jié)構(gòu)同時進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。卸載站底部結(jié)構(gòu)采用C30 鋼筋混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度為500 mm，同時設(shè)耐磨襯板支護(hù)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼材量大。根據(jù)其設(shè)計特點(diǎn)，對卸載站底部結(jié)構(gòu)采取自下而上，分層支護(hù)的方案。考慮卸載站底部結(jié)構(gòu)曲軌基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓數(shù)目較多，呈多排平行布置，采用PVC管定位作為預(yù)埋螺栓孔快速施工，后期曲軌安裝完成后，二次灌漿即可，以確保安全施工。再鋪設(shè)一層木板，防止?jié)仓r落地料對溜井口封堵，對下階段施工帶來不便，然后進(jìn)行卸載站底部結(jié)構(gòu)的支護(hù)[3]。

5 結(jié)語

1）溜破系統(tǒng)立體化快速施工利用溜破系統(tǒng)工程各部位間的空間布置情況，細(xì)化各礦倉、溜井封閉防護(hù)和提升設(shè)施布置，從而實(shí)現(xiàn)人員上下、材料提升與施工平臺緊密結(jié)合，很好地解決了溜破系統(tǒng)立體化平行交叉施工的安全問題。

2）在硐室和巷道開挖過程中，特別是除塵硐室、卸載站硐室等大硐室，根據(jù)各部位現(xiàn)場揭露的圍巖情況分別采取噴射混凝土、錨網(wǎng)噴射等支護(hù)形式，簡化了施工工藝，縮短了施工工期，降低了施工成本。

3）礦倉及大硐室施工過程中強(qiáng)化臨時安全支護(hù)措施，依據(jù)各部位圍巖情況選擇合適的臨時支護(hù)措施，保證施工安全。如破碎硐室拱部采用模板臺車整體砌筑，破碎硐室墻部采用大塊拼裝，模板采用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)；礦倉均采用鋼筋混凝土+ 耐磨加固襯板支護(hù)，是溜破系統(tǒng)工程支護(hù)作業(yè)中對一種新方法、新材料的嘗試。

4）高原地區(qū)溜破系統(tǒng)立體化施工改變了以往常規(guī)的施工方法，采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備作業(yè)，減少人力作業(yè)量，是一種集大硐室、天溜井、礦倉、卸載站掘砌于一體的施工方法，在加快礦山建設(shè)，使礦山早投產(chǎn)見效益方面有重大意義。