軟弱巖層中的破碎系統下部礦倉施工的實踐

中圖分類號：TD263 文獻標志碼：B 文章編號：1004-4345（2025）03-0007-04

AbstractToaddressthechallengesofconstructing large-section lowerorebins inweak rock strata-characterized byhigh technical difficulty and stringent safety requirements，an integrated construction scheme of“raise boring + drilling-blasting downward excavation/enlargement + layered concreting\"was proposed and applied based on practical experience from a metal mine's crushing systemproject.Thesolutioninvolves threekeyphases：first，aguideraisewasdriledusingaraiseboring machnetoconnectwiththe lowerlevel，singasblasfreuaceanduckmoalael;sondlytopodowardargemeniadrilising withstrctlyoptizedblastparametestozeuroudngckdistubance;fiallsteelforcedocetelingisled throughsegmentwisesupportcasting.Tepracticeesultsdemonstratethatthisapproachnsuredonstructionsafetythroughpaalel operations （upper/lowerorebins）viaplanedmuckroutesadsafetyisolationmeasures，significantlyincreasedconstructiociency reducedconstruction time by15days for thelowerore bin，and acceleratedoverallcrushingsystem completion by43 days.

Keywordscrushingsystem;lowerorebin;raiseboring method;driling-blasting method;layeredcasting;weakrock strata; construction safety

溜破系統是地下礦山基建期關鍵工程，直接關系著整個礦山生產系統的形成I。在金屬礦山建設施工中，其下部礦倉施工進度直接影響整個溜破系統工程的整體工期2。該結構上部與破碎機基礎相連，下部與裝礦水平相連，具有斷面積相對較大、高度較低、支護方式復雜、支護工程量大等特點。受井下施工空間限制，其掘進、出渣、人員與材料運輸困難，施工工序繁多，施工難度大。因此下部礦倉施工時，特別是在軟弱巖層中施工時，選擇科學合理的方案尤為關鍵。擬本文結合某礦山實例，針對軟弱巖層條件下下部礦倉施工的技術瓶頸開展施工方案優化研究。

1工程概況

1.1設計概況

某大型金屬礦山采用豎井開拓。破碎系統位于主井附近： -275m 水平設破碎室， -305m 水平設裝礦碉室與皮帶道。下部礦倉凈直徑為 ?5.0m ，采用100mm 厚錨網噴 +500mm 厚鋼筋混凝土支護，內襯30kg/m 鋼軌。鋼軌沿井圈槽鋼固定并澆筑于混凝土井壁內。支護結構采用 ?20mm×2.5m 端頭錨固樹脂錨桿，間排距為 1.0m ；鋼筋網采用TECCO柔性支護網，絲徑為 4mm ，網孔內切圓直徑為 65mm 。礦倉頂部與破碎機基礎相連，一側斜溜槽（長 6.84m ，凈寬1.34m ，高 10.40m ，坡度 60^° ）作為板式給料機下料時的碎礦溜料口，中間部分 12.6m 為圓形斷面，下部為矩形漏斗口與 -305m 水平裝礦室相連。裝礦酮室采用“錨網噴 + 鋼筋混凝土\"支護，錨網參數同前，鋼筋混凝土強度等級為C30。

1.2工程地質與水文地質概況

工程勘察資料及主副井井筒施工揭露表明：該段為紫紅色粉砂巖，具變余粉砂狀結構，單軸抗壓強度為 9.3MPa ，屬軟巖，巖體質量等級為V＼～V級。圍巖破碎一極破碎，自穩能力差，遇水易軟化、泥化，暴露在外極易發生片幫、垮塌，揭露后必須及時噴漿封閉，且不得有淋水滲入。礦區水文地質條件簡單，主要含水層為第四系松散孔隙含水層和基巖裂隙含水層，主井井筒在此位置施工時井壁有淋水，經壁后注漿治水后無明顯出水點。

2施工順序

針對本礦倉結構，本項目采用反井法 + 鉆爆法下掘擴刷 + 分段澆筑的施工方案，具體施工步驟如下：反井導孔施工 $$ 小直徑反井擴刷 $$ 下掘 2m 并澆筑臨時鎖口 $$ 安裝臨時井架與提升系統 $$ 下掘 8.4m 后整體澆筑 $$ 下掘 12.6m 后整體澆筑 $$ 下掘下部礦倉漏斗口 $$ 裝礦確室與漏斗口整體澆筑 $$ 拆除臨時鎖口與井架 $$ 破碎機基礎整體澆筑。

3施工方法

3.1反井鉆施工

反井掘進法（又稱“鉆孔導井法”是近年來出現的一種在溜井/天井施工中應用較為普遍的方法。該法利用反井鉆機掘進直徑較小的導向井，而后向下鉆爆擴刷。導向井作為爆破自由面，爆破成形好，安全性高，成井速度快[3。該法施工適應性強，導井施工完成后鉆爆擴刷下掘期間可利用導井作為溜井出渣施工，無需在井口安裝出渣提升設施。

本項目采用LM-200反井鉆機進行施工，鉆機擺放在破碎碉室內下部礦倉井筒中心位置，導向孔施工直徑 ?250mm ，貫穿 -305m 水平；隨后在 -305m 水平安裝刀盤自下而上擴刷施工，將導向孔直徑擴刷至 δ1.4m ，一次反掘擴刷到位。擴刷施工的渣石全部集中至 -305m 水平通過鏟運機裝運至礦車經副井罐籠提升至地表。

3.2臨時鎖口施工

采用鉆爆法下掘 2m ，下掘施工連同破碎機基礎一起掘進到位。出渣后，沿著下部礦倉荒斷面外部澆筑 600mm 厚的素混凝土臨時井圈鎖口，臨時鎖□高出破碎確室底板 100mm ，防止確室內散水流入井筒。同時，澆筑井圈鎖口時，根據臨時井架立柱布置要求預埋鋼板，并為封口盤鋼梁預留固定的梁窩。

3.3安裝臨時井架與提升設施

3.3.1臨時井架安裝

臨時井架采用36a工字鋼進行制作，在破碎碉室底板預埋鋼板與4根井架立柱焊接固定；立柱上部焊接2根鋼梁，鋼梁兩端頂緊破碎銅室邊墻，邊墻上預埋鋼板與鋼梁焊接固定；同時，鋼梁兩端再焊接2根工字鋼以保證臨時井架的整體穩定性；最后在靠近提升絞車設施一側布置2根斜支撐鋼立柱。

3.3.2封口盤安裝

封口盤支撐梁采用36a工字鋼制作，支撐梁端部埋設至臨時鎖口預留梁窩內，埋設完成后采用混凝土澆搗密實。支撐梁間采用 125×10 角鋼配合螺栓連接，合頁式井蓋門由小穩車控制開關，材質為 75mm× 5mm 角鋼與 6mm 厚花紋鋼板。封口盤安裝完成后，沿井圈安裝高 1.5m 安全欄桿，欄桿底部焊接 300mm 高 Amm 厚的鋼板，防止碎石與小塊雜物墜入井內。

3.3.3提升設施安裝

絞車提升天輪安裝于礦倉中心正上方，采用δ600mm 鑄鋼天輪。風筒懸掛穩車天輪安裝位置偏離礦倉中心線 1.5m ，天輪平臺梁（136a工字鋼）距巷道底板 3m 。提升絞車與穩車基礎采用C30混凝土澆筑，在破碎碉室底板開挖基礎后預埋 Δ36mm 圓鋼錨桿固定。提升設施安裝完成后，在井筒內安裝 1m³ 吊桶，用于人員與材料提升。具體布置詳見圖1。

3.4鉆爆法下掘擴刷施工

3.4.1斜溜槽與下部礦倉施工

該項目采用鉆爆法下掘擴刷，礦倉中心反井（直徑為 1.4m 作為爆破自由面，布置3圈輔助孔；使用YT-28鉆機進行鑿巖，鉆機使用 δ38mm 一字型鉆頭配 ?22mm×2500mm 的釬桿，開鑿的炮眼深度為2 300mm ，周邊眼間距控制在 500mm 。炸藥采用δ32mm 2# 巖石乳化炸藥，周邊眼采用反向不耦合裝藥結構，孔口用炮泥密實充填以保證爆破效果，炮泥堵塞長度不小于 600mm 。施工中嚴格控制周邊眼間距與裝藥量，尤其是周邊眼及最外圈輔助眼的裝藥量，最大限度減少爆破震動對圍巖的擾動破壞。炮眼布置圖與爆破參數表詳見圖2與表1。

圖2下部礦倉擴刷炮眼布置（單位： mm ）

每循環爆破進尺 2.0m ，炮眼利用率為 87% 。爆破后，巖石呈粉砂狀，全部經反井溜至 -305m 水平，在305水平采用 1m³ 鏟運機運至礦車內，最后通過副井罐籠運至地表。炮煙排出后按設計進行錨網噴臨時支護，支護用圓鋼錨桿長 1.5m ，直徑為 δ36mm ，主要用于固定槽鋼，圓鋼錨桿間距為 1.0m 。人員在礦倉內施工作業時必須系掛安全速剎帶，高掛低用，加強炮后通風作業，用風筒排煙時間較長時可采用高壓風輔助排炮煙。

在施工至井口往下掘進 10.4m 位置后，停止下掘。綁扎鋼筋，固定鋼軌然后組裝模板對上部 8.4m 先整體澆筑。槽鋼固定時，沿井圈先將槽鋼焊接固定在預先施工的圓鋼錨桿上，再將鋼軌焊接至槽鋼上。鋼軌與槽鋼采用506焊條焊接。在鋼軌焊接完成后自下而上搭設腳手架組裝模板進行整體澆筑，每次澆筑段高 2m 。混凝土在地面攪拌，利用罐籠下放到 -275m 水平，通過混凝土輸送泵輸送至礦倉內澆筑，混凝土采用對稱澆筑，加強振搗。下部礦倉上部8.4m 澆筑完成后見圖3。

3.4.2下部礦倉正常段施工

下部礦倉正常段下掘擴刷施工沿用之前的爆破、出渣、澆筑工藝。下掘期間密切監測井壁圍巖穩定性，并做好錨網噴臨時支護，如圍巖極不穩定應及時綁扎鋼筋、固定鋼軌進行永久澆筑，同時控制井口不得有淋水進入礦倉。下掘期間，為防止施工出渣導致反井直徑擴大影響下一道工序，出渣時需預留部分渣石填滿反井，并加設臨時蓋板封閉。

3.4.3漏斗口擴刷與裝礦室澆筑

下部礦倉漏斗口為矩形漸變斷面，內襯錳鋼板，自上而下擴刷直至貫通裝礦銅室。擴刷完成后及時做好錨網噴臨時支護，然后自下而上支模澆筑。澆筑到位后，在連接處位置搭設腳手架，在漏斗口位置綁扎鋼筋，然后按設計埋設錳鋼板，最終下溜口與漏斗口同時澆筑完成。

3.4.4拆除臨時鎖口與破碎機基礎澆筑

澆筑完成后，在臨時鎖口下方搭設腳手架至施工高度，并在臨時鎖口下部搭設施工平臺。施工平臺采用錨桿 + 托架固定鋼梁的方式搭設，鋼梁上鋪設鋼板。井圈臨時鎖口采用炮機拆除，渣石由鏟車與小挖機從 -275m 水平運出。拆除臨時井架與穩車，然后按設計綁扎鋼筋，并將破碎機基礎一同澆筑完成。澆筑完成并養護到位后，拆除礦倉內平臺與所有腳手架，至此下部礦倉施工完成。

3.4.5礦倉壁滲水與治理

下部礦倉施工期間礦倉內未見明顯出水點。施工完成后下部礦倉 8.4m 接茬縫位置靠近主井一側有淋水，淋水量約為 0.8m³/h ，為防止礦倉在儲礦期間礦石板結需對淋水進行治理。對井壁淋水可采用壁后注漿或打卸水孔處理的方式。由于礦倉內結構較復雜，壁后注漿施工難以布置工作面，且該處淋水量較小，注漿效果難以保證，故采用打孔卸水的施工方法。在破碎碉室底板靠近主井一側施工2個直徑為 75mm 的卸水孔，卸水孔施工至 -305m 皮帶道水平，在皮帶道邊墻將卸水孔內淋水通過鋼管引流至皮帶道水溝內排出。

4施工效果

本次在軟弱巖層中施工大型井筒礦倉，采用了“反井法 + 鉆爆法擴刷 + 分段澆筑\"的施工方案，有力地確保了施工安全與進度。在安全保障方面，施工期間井筒內未發生片幫垮塌事故；施工期間通過在破碎碉室內上下部礦倉之間搭設腳手架施工臨時隔墻，實現了上下礦倉平行作業，杜絕了上部礦倉高處墜物對下部礦倉施工造成的安全隱患。在效率提升方面，下部礦倉出渣集中在 -305m 水平，上部礦倉出渣集中在 -275m 水平，做到了互不干擾，極大地加快了施工進度。采用本方案施工下部礦倉工期較計劃提前了15d，整個破碎系統提前43d完成。目前，溜破系統已施工完成并投入使用，使用效果良好。

5 結論

本文通過對某金屬礦山在軟弱巖層中采用“反井法 + 鉆爆法下掘擴刷 + 分段澆筑”的方案施工實踐得出以下經驗。

1）針對軟巖地層中大斷面、小段高的下部礦倉，可以采用反井法先行貫通礦倉底部水平，再使用鉆爆法擴刷下掘的施工方案。施工中需優先考慮分段澆筑施工，并做好臨時支護，確保施工安全。

2）“反井法 + 鉆爆法下掘擴刷 + 分段澆筑\"的施工方案對于地下工程主溜井、盲豎井施工均有較好的適用性，采用反井先行貫穿下部中段巷道，掘進施工中產生的渣石溜放至下部中段巷道出渣，可避免在井口施工提升系統，不僅能有效加快施工進度，而且造價更低，經濟性較好。

3）破碎系統施工時，通過合理規劃出渣路徑與設置安全隔離措施，可實現上下礦倉平行作業，顯著縮短工期，加快破碎系統的建設。

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