竖井马头门掘进与支护工艺

臧润成

(白山市友成建设有限责任公司)

竖井马头门掘进与支护工艺

臧润成

(白山市友成建设有限责任公司)

马头门是立井井筒与井底车场连接部分的巷道，该段巷道断面大、施工工艺复杂，施工时须与井筒同时施工方可确保马头门与井筒的整体连续性。为此，结合某矿山工程实例，详细分析了竖井马头门掘进及支护工艺，为矿山类似工程施工提供参考。

竖井 马头门 掘进 支护

1 工程概况

某矿山主井为罐笼混合井，井筒净直径5.0 m，井口标高+375 m，井底标高-335 m，井深710 m，采用素混凝土支护，支护厚度350 mm，其中，马头门以上1.3 m、以下2.5 m，井壁混凝土厚度400 mm，共有6个开拓水平，标高分别为-50，-100，-150，-200，-250，-300 m，马头门形式均为双面平顶马头门，方位角N59°21′22″E。

进车道马头门设计断面形状为直墙三心拱形，全长16.2 m，马头门平巷长1.6 m，变化段(斜顶)长4.5 m。马头门主要技术参数：净宽5.0 m，净高5 200～3 670 mm，墙高3 530～2 000 mm，掘进断面面积28.52～19.95 m2，净断面面积24.23～16.58 m2，钢筋混凝土支护厚度300 mm，混凝土强度等级C20。进车道马头门内布置：1个信号硐室，规格4 m×3.43 m，三心拱形，长3.5 m，支护厚度250 mm；1个安全门立柱硐室，规格1 m×2.6 m，半圆拱形，长0.7 m，支护厚度200 mm；1个推阻摇系统地沟。

出车道马头门设计断面形状为直墙三心拱形，全长6.1 m，马头门平巷长1.6 m，变化段(斜顶)长4.5 m，马头门主要技术参数：净宽5.0 m，净高5 350～3 670 mm，墙高3 680～2 000 mm，掘进断面面积29.36～19.95 m2，净断面面积24.98～16.58 m2，钢筋混凝土支护厚度300 mm，混凝土强度等级C20。出车道马头门内布置：1个安全门立柱硐室，规格1 m×2.6 m，半圆拱形，长0.7 m，支护厚度200 mm；1个推阻摇系统地沟。

马头门井筒部位布置人行绕道，规格0.8 m×2.5 m，半圆拱形，支护厚度200 mm，混凝土强度等级C20。

该矿山+14 m水平以下井筒穿过的岩层以千枚岩为主，该层上部夹多层薄层灰白色变质粉砂岩，单层厚约0.2 m；中下部夹多层薄层大理岩，大理岩为白色，以方解石为主，薄层状，粒状变晶结构，厚0.2～0.5 m，岩石中等坚硬。

2 施工方案

考虑马头门规格大及井筒支护使用整体模板的实际情况，马头门施工采用下行分层掘进一次浇筑砌体的方法，即将马头门分为3个分层，每个分层高度1.8 m，与井筒掘进的同时，始终保持井筒超前马头门一个分层，由上至下将各分层掘出，在井筒筑壁的同时，由上至下进行马头门永久支护施工[1-3]。

当井筒掘至马头门上方1～2 m处时，停止掘进，将上段井壁筑好。下掘井筒至第一分层底板标高时，井筒再放一遍炮(眼深约2 m)后，停止掘进，排出部分矸石后即开始掘进上分层(拱)。始终保持井筒超前马头门一个分层，在掘进井筒的同时，由上至下将马头门各分层掘出，各分层按阶梯法掘进，上一个阶梯超前下一个阶梯2 m，待马头门最后一个分层掘进一炮2 m后，将马头门的碴石出净，在出车道一侧安装临时电耙子出碴，将进车道马头门工程全部掘出后，再掘凿出车道马头门工程。

掘进马头门内的其余部分工程，视围岩情况可采用全断面一次掘进或分层法施工。临时支护采用喷混凝土，个别不稳定地段采用锚网喷混凝土。马头门及井筒全部掘出后，即开始由上至下逐层整体浇注马头门拱、墙和井壁，直至浇注至马头门底板。全部马头门共分4个阶段施工：第一阶段施工马头门两侧各4 m段，第二阶段施工进车道马头门11 m段及附属硐室和地沟，第三阶段施工出车道马头门11 m段及附属硐室和地沟，第四阶段施工双侧马头门及附属硐室、地沟混凝土。

2.1 掘 进

马头门掘进采用YT-28型凿岩机配长2.2 m,φ22 mm钻钎、φ42 mm一字型钻头打眼。掘凿采用先打导硐然后在刷大成型的施工方法，顶部打眼采用垫碴打眼，刷大时，炮眼深度2.0 m，要求掌握周边眼角度，防止超挖，掏槽眼深2.2 m，辅助眼和周边眼深2 m。爆破炸药选用2#岩石乳化炸药，1～13段毫秒延期非电雷管，正向装药，通过立井放炮电缆在井口使用起爆器起爆。

2.2 排 矸

在掘进马头门时，由于无法直接利用立井抓岩机抓矸，人工转矸速度较慢。为加快马头门出矸速度，在马头门施工时，将P-60B耙岩机主机和耙斗直接下井，放置于正在施工的马头门对面一侧马头门内，用耙头将马头门工作面的矸石全部耙至井筒内，用立井抓岩机将矸石装至吊桶内，利用立井排矸系统将矸石排出。在马头门掘进爆破时，为防止放炮崩坏耙岩机设备，采用木板及2 mm厚的铁板作为防护。

2.3 临时支护

马头门在掘进过程中，若发现岩层破碎，则在施工导硐时，首先对拱部喷射厚50 mm的C20混凝土作为临时支护；然后在刷大成型后对拱及两帮复喷混凝土。若岩层极不稳定，则采用锚网喷临时支护，锚杆选用长2 m、φ18 mm的树脂锚杆，网片用φ6.5 mm钢筋网，网格100 mm×100 mm，喷射混凝土厚80 mm，混凝土强度等级C20。喷射混凝土时，混凝土喷射机设置于井筒内，喷射料在井口用搅拌机搅拌后，用底卸式混凝土吊桶装运下放至喷射机旁，人工上料。

2.4 混凝土砌碹支护

马头门设计为C20混凝土支护，支护厚300 mm，支护工作待马头门全部掘进工作完成后统一进行。采用底卸式吊桶输送入模的方法施工混凝土支护，混凝土在井口集中拌料后经溜槽卸入固定于测量平台的底卸式吊桶中，经吊桶送至井下吊盘位置，利用溜灰节将混凝土料送至搭设于马头门内的平台，人工上料。支模采用木模配钢模的方法进行，钢模板为组合钢模板及自制整体模板，组合模板长1 500 mm，宽100～300 mm，木模采用长1 500 mm、宽200 mm、厚50 mm的松木板制作，采用120 mm×120 mm的方木作立柱，16#的槽钢作拱架，120 mm×120 mm的方木作横担兼作混凝土浇筑平台。支模时技术人员首先对巷道规格进行检查，合格后进行立柱位置的找正、找平；然后进行横担的架设和加固；最后摆放模板混凝土浇筑入模。井筒两侧的5 m马头门采取与井筒同时浇筑的施工方法，其余部分马头门混凝土单独施工，混凝土一次连续浇筑长度6～7.5 m，墙拱整体式衬砌，机械振捣，马头门模板采用自制钢模板。

3 结 语

结合某矿山马头门施工实例，对竖井马头门掘进及支护工艺进行了详细分析，结果表明，采用该工艺快速、安全、可靠地施工完成了该矿主井6对马头门，大大缩短了建井工期。

[1] 崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[2] 东兆星,吴士良.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

[3] 沈季良，崔云龙，王介峰，等.建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，1984.

2015-07-28)

臧润成(1977—)，男，工程师，134304吉林省白山市。