导硐法在富全矿业主井溜破系统施工中的应用

尹宝昌,胡道喜

(1.西安建筑科技大学, 陕西西安 710055;2.中钢集团山东富全矿业有限公司, 山东汶上县 272516)

导硐法在富全矿业主井溜破系统施工中的应用

尹宝昌1,2,胡道喜1,2

(1.西安建筑科技大学, 陕西西安 710055;2.中钢集团山东富全矿业有限公司, 山东汶上县 272516)

采用导硐法施工溜破硐室,先在硐室底部中间位置施工一小断面巷道,然后施工一人行及溜矿天井至硐室顶部,自上而下进行扩顶刷帮。施工过程中采用简易光面爆破掘进,初次采用锚喷砼临时支护,二次采用双层钢筋锚网喷永久支护成型,既加快了施工进度,又节约了工程基建投资。

导硐法;溜破硐室;喷锚网支护

导硐法掘进,就是借助辅助巷道 (导硐)开挖大断面硐室的方法[1],即在松软破碎的岩层施工断面较大的硐室时,采用先掘进 l～2条小断面巷道 (导硐),然后再行开帮、挑顶或卧底,将其扩大到硐室设计断面并进行永久支护。根据其位置和围岩性质不同,主要有下导硐施工法、上导硐施工法和两侧导硐施工法 3种方式。

中钢集团山东富全矿业有限公司李官集铁矿主井溜破系统掘砌工程,是整个矿山工程系统中最复杂、施工难度最大的工程。它是否能够按期完成,是决定整个矿山建设能否尽快投产的关键。该硐室位于主井 -352 m水平,硐室长度 15 m,高 13.8 m,宽10 m,掘进爆破工程量较大。二级提升配置,地质结构复杂,施工难度大。

在溜破硐室施工过程中,李官集铁矿结合现场实际情况,利用导硐法掘进,采取临时支护与永久支护相结合的方式,实现了安全、优质、高效,该工程实际工期 40 d,取得了较好的效果。

1 工程概况

1.1 地质特征

矿区内均被第四系复盖,钻探揭露下伏地层为太古界泰山群山草峪组 (Artts)。

该组岩性主要为黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩,另有黑云角闪片岩及斜长角闪岩夹条带状、条纹状磁铁角闪石英岩和条带状磁铁石英角闪岩。岩层普遍遭受区域变质作用和不同程度的混合岩化作用。其中片理、片麻理发育,构造线走向北北西,倾向南西 ,倾角 70°～80°。

该组中条纹 (带)状磁铁角闪石英岩是本矿区的含矿层位。岩石具带状条纹状构造,纤状花岗变晶结构,矿物组成为石英、角闪石、磁铁矿、碳酸盐类矿物等。磁铁矿晶粒呈不规则状分布于角闪石周围。

1.2 施工工程现状

李官集铁矿采用竖井开拓,对角式通风。矿区内主要有主、副、风井及设备材料井,其中:主井井筒设计井底标高为 -409 m,实际掘砌至 -320 m水平,有 89 m没有掘砌;副井提升系统安装完成,在-120 m水平设有单侧马头门,在 -220,-320 m水平设有双侧马头门,副井 -320 m井底车场、石门巷均施工完成;风井井筒掘砌完成,在 -120 m水平风井与副井贯通;在 -220,-320 m水平主井与副井贯通。

1.3 溜破硐室设计概况

李官集铁矿破碎硐室原设计硐室长度 15 m,掘进断面宽为 11 m,高为 13.8 m,支护形式为钢筋砼500 mm的经典硐室支护,硐室净断面为宽 10 m,高13.3 m。在实际施工过程中,根据硐室围岩条件,设计单位对其支护设计进行了修改,硐室支护形式采用厚度 150 mm的双层钢筋网支护。

2 施工方案选择及人员组织安排

2.1 施工作业模式选择

为确保主井系统安装工程能够提前完成,李官集铁矿充分利用工程现有实际情况,合理安排施工作业顺序,在工程施工作业布置方面,打破了原有的溜破系统施工必须由主井承担完成的传统生产组织顺序,大胆采用了主井下延与溜破硐室掘砌同时施工的平行作业模式。即在主井下延的同时,组织安排粉矿回收井、-352 m硐室联巷及破碎硐室的施工,做到主井井筒掘砌、安装与溜破系统掘砌齐头并进 (见图1)。在主井掘砌到底后,直接将井筒交付安装队伍进行锁口、井架、卷扬、配电等配套工程施工,以进一步缩短工期。

图1 李官集铁矿主井溜破系统

2.2 硐室施工工艺

在施工破碎硐室的施工工艺选择方面,李官集铁矿结合现场条件,采用了导硐法施工。即先在硐室底部中间位置施工一断面为 2 m×2 m的巷道作为联络道,以作为人行及耙碴机耙碴通道;然后在联络道起始及终端位置各施工 1个天井至硐室顶部,作为人行、通风、溜渣之用;最后通过天井到硐室顶部进行扩顶刷帮。刷帮过程中及时进行临时支护,全部完成后自上而下进行锚喷网永久支护。锚网喷支护要求:锚杆采用Φ16 mm全螺纹钢,长 1.8～2.5 m,间排距 1 m;钢筋网由Φ8或Φ14 mm钢筋编制,网度为 80 mm ×80 mm;喷浆厚度为 100或 150 mm(见图2)。施工工艺流程如下:

图2 硐室施工工艺

(1)硐室掘进采用钻爆法施工,湿式气腿凿岩机打眼,简易光面爆破。废石经过天井落入联络道内,耙装机装入 1.2 m3矿车,由人工推入粉矿回收井 -352 m硐室联巷车场,再由粉矿回收井绞车提升至 -320 m水平,最后经电机车运至副井井底车场。

(2)顶部扩顶完成 5～6 m2后,及时对顶部进行喷锚临时支护。喷浆机放置在 -352 m破碎硐室平巷内,喷浆管由天井进入硐室上部,进行喷砼作业。

(3)硐室顶部掘支全部完成后,再进行刷帮工作,每次 1～2 m高,同时采取临时支护形式,确保安全。

(4)以此类推,逐步完成硐室施工。

2.3 人员组织安排

由于采用粉矿回收井进行破碎硐室施工,人员工作效率极为重要。在施工过程中,按照“三八制”进行人员作业组织,采用“驴打滚式”交接班制度(即下一班人员要提前 30 min到工作地点等待接班),并且每班都有施工队长现场指导作业,以进一步提高工作效率。

2.4 安全质量技术要求

(1)必须加强顶板管理,进入掘进工作面前要敲帮问顶、找掉浮矸、危岩,及时采取临时支护,保证安全。

(2)要加强局部通风,进入放炮结束后,必须开启风机,对天井上部进行强制机械通风,通风时间不能低于安全规程规定的时间。

(3)硐室施工各工种要相互配合,如硐室顶部与联络巷耙碴人员要做好呼应,避免石碴经天井掉落伤人等。

(4)严格工程质量管理,不安全不施工。特别是采用锚喷网支护时,锚杆与围岩的夹角须达到设计要求,钢筋网及锚杆长度连接要到位,药卷与锚杆确保完成胶合,锚杆锚固力达到设计值等。

(5)施工过程中尽量采用简易光面爆破,做到短掘短支,避免由于硐室成型差或采用大爆破对硐室围岩稳固性的破坏等。

3 结 论

(1)采用导硐法施工溜破硐室工程,安全性高,工程进度快,施工工艺简单。李官集铁矿溜破硐室掘砌工程施工计划工期 60 d,实际只用了 40 d,大大缩短了工期。

(2)打破了从主井掘砌完成溜破硐室的常规,实现了主井系统与破碎硐室施工平行作业,为主井提升系统提前投入使用赢得了时间,其实践经验值得借鉴。

[1]《采矿手册》编委会.采矿手册 (第 2卷)[M].北京:冶金工业出版社,1990:769-770.

[2]裴启涛,陈建宏.双楔形掏槽方法和光面爆破技术的综合设计[J].矿业研究与开发,2009,29(1):75-77.

[3]向 军.光面爆破技术在凡口铅锌矿的应用[J].采矿技术,2010,10(3):98-99.

[4]刘恺德,郭学彬,蒲传金.岩体结构面对光面爆破效果的影响分析[J].矿业研究与开发,2009,29(1):78-81.

2010-09-24)

尹宝昌 (1963-),男,河北昌黎人,教授级高工,从事矿山生产技术管理工作。