白象山铁矿主井原矿仓综合施工技术

董亚宁(马钢集团矿业有限公司　安徽马鞍山　243000)

白象山铁矿主井原矿仓综合施工技术

董亚宁(马钢集团矿业有限公司安徽马鞍山243000)

摘要：通过对白象山铁矿主井原矿仓工程地质及水文地质的综合分析，提出了探水注浆、反井钻机导硐施工、扩刷帮、砼支护综合施工技术，从而保证原矿仓掘进、支护和安装安全可靠地进行。

关键词：原矿仓；探水注浆；砼支护

白象山铁矿是国内有名的复杂富水矿山，与长江相通的青山河常年有水、水量较大在地表通过矿区。地表以下有第四系松散岩层和亚粘土隔水层，地下水体主要有第四系孔隙含水层和基岩裂隙含水层。 矿床内已探明有11条断层，其中对矿山基建和开采较大影响的有三条大断层。

白象山铁矿主井溜破系统共两套，以南北向破碎硐室中心线对称布置。溜破系统在-495 m水平连接矿石卸载站，从上向下依次由卸载硐室、原矿仓、破碎硐室(-540 m水平)、成品仓及皮带道(-583 m水平)组成。原矿仓通过的地层岩石破碎、水文地质条件复杂，必须采取综合施工技术。

1工程地质和水文地质

根据现有地质资料，原矿仓通过岩性为闪长岩、三叠系上统黄马青组下段杂色粉细砂岩，岩石不稳定、破碎。主井掘砌通过的地层表明该段富含水层，预计施工过程中受砂岩裂隙水影响较大，必须进行探防水施工。

2技术特征

该溜破系统原矿仓(见图1、图2)上段为卸载硐室，从硐室-499.972 m水平底板向下10.719 m为上大下小倒锲形，上部水平24.8 m×4.51 m范围内为复杂的钢筋混凝土基础结构，下部为净断面2.83 m×4 m的矩形。双层钢筋砼加钢衬板永久支护，钢筋：竖筋为Φ20@250,环筋为Φ16@300，联系筋为Φ8@500×600，钢筋搭接长度、两端弯钩长度分别为35D、12.5D，(D为钢筋直径)，钢筋保护层厚度为40 mm；钢衬板采用Jm7稀土耐磨钢，不规则的拼装而成，用Ø26×450 mm的锚杆固定，并一头制作成Ø24×80 mm长的螺纹，浇注砼后采用螺栓拧紧；砼强度等级为C25，壁厚400 mm。以下为段高3.269 m、2.83 m×4 m矩形～净直径Ø5.0m圆形变截面段。双层钢筋砼永久支护，钢筋：环筋为Ø20@250, 竖筋为Ø16@300，联系筋为Ø8@500×600，钢筋搭接长度35D(D为钢筋直径)，钢筋保护层厚度为40 mm；砼强度等级为C25，壁厚400 mm。

变径段以下为16 m深的主体，净直径为5.0 m圆形原矿仓；原矿仓底部为圆～方变截面收拢段与破碎硐室相接。双层钢筋砼加H型钢加钢衬板永久支护，钢筋：环筋为Ø20@250, 竖筋为Ø16@300，联系筋为Ø8@500×600，钢筋搭接长度35D，钢筋两端弯钩长度为12.5D(D为钢筋直径)，钢筋保护层厚度为40mm；H型钢规格为HW125×125×6.5×9，并带有200 mm长的锚固爪；H型钢每圈由4根组成，连接处用两块10mm的钢板加4个螺丝固定连接，每两圈H型钢整体悬挂钢衬板；钢衬板采用Jm7稀土耐磨钢，每块规格为高990×宽200 mm；砼强度等级为C25，壁厚400 mm。

原矿仓与破碎硐室、原矿仓与卸载站连接处的钢筋须互相搭接，以保证基础与矿仓的牢固可靠。该原矿仓结构复杂、质量要求高、施工难度大。

3技术方案

按原矿仓最大断面布置3个贯穿于整个矿仓的探水眼，钻孔探水，有水进行注浆堵水、再钻孔探水、直至无水方可施工原矿仓。采用AT-1200反井钻机在卸载硐室钻孔导硐法施工(导孔直径为244 mm，扩孔直径为1200 mm)，贯穿原矿仓上口巷道和下口巷道；再用炮掘自上而下刷扩，爆破矸石由人工攉入经导硐落入到下水平巷道内，通过装载机装矿车排出。上部卸载站先按2.83 m×4 m矩形截面(临时支护后)施工，之后在上口水平卸载硐室内设一层临时封口盘，并在该水平巷道内布置提升设施、供电系统、供风供水、通讯及信号、搅拌站等辅助系统，服务于钻爆法施工，采用短段掘进，每次刷扩段高1.5 m，同时进行锚网喷一次支护，待全部刷扩完后，最后回到卸载站，将临时封口盘拆除，分层刷大施工卸载站。然后自下而上搭设脚手架进行永久支护。等直径段可利用稀土耐磨板兼作模板的部位直接砌壁，其它需用模板砌壁的部位采用钢模和木模组合模板砌壁。

4施工技术

4.1探水注浆

原矿仓掘砌之前按原矿仓最大断面等边三角形布置3个贯穿于整个矿仓的探水眼，采用 KQJ-120型潜孔钻机Ø133 mm的钻头开孔，深度5m，孔口管采用一头焊接高压法兰盘的Ø108×5000×5 mm无缝钢管，耐压试验，Ø94 mm钻头进行钻进，遇水采用2TGZ-60/210高压注浆泵堵水注浆，再钻孔探水，循环往复，直至无水方可进行下步施工。

4.2反井钻机导洞施工

选择合适位置，在-495m破碎水平卸载硐室内底板安装反井钻机向下钻导孔，一直钻到-540 m破碎水平巷道，然后在-540 m破碎水平卸去导孔钻头，换上扩孔刀盘，再由下向上扩孔，刷大孔径为1.2 m。

导孔钻进时，破碎的岩屑沿钻杆和孔壁环空间，被洗井液冲洗到上水平巷道(-495 m水平)。扩孔时破碎的岩屑靠自重落到下水平(-540 m破碎水平)巷道运走。

4.3辅助系统布置

上部先按照2.83m×4 m矩形断面掘进，掘进4 m深度，进行锚网喷临时支护，作为临时锁口使用。

布置临时封口盘、安装稳绞设备(见图3)：封口盘的主、副梁分别由2根I20a、2根I28a和8根I20a组成；4 mm厚的花纹钢板铺设在封口盘上；采用JSDB-10提升绞车，Φ0.65 m天轮，0.5 m3挂钩式吊桶。提升绳与吊桶的连接，采用将提升绳末端制成带护绳环的绳套，根据绳径按规定数量用U型钢丝绳夹固定绳头，将绳绕过吊栏用5t以上解扣自锁绳提升吊桶，钢丝绳采用18×7加FC-20-1770特型多层股不旋转钢丝绳。

Ø51风管，Ø19水管，KJX-SX-1型煤矿通讯和信号装置全部用钢丝绳固定于封口盘上，Ø108×5mm溜灰管悬吊于卸载硐室帮部，见辅助系统布置图 (见图4)。搅拌机采用型号为JZC350，布置在卸载硐室内。

4.4掘砌施工

采用钻眼爆破的方法刷扩，人工将矸石攉入导硐，装载机装矸，锚网喷一次支护。

4.4.1钻眼爆破

4.4.1.1钻眼

采用YT-28型风锤，配Ф22中空六角钎杆Ø36 mm“一”字型钻头打眼，打眼、装药、放炮全部一次完成，局部风镐成型。上部矩形段采取多打眼、少装药每循环进尺1.5 m，正常段每循环进尺1.5 m(一掘一支)。

4.4.1.2爆破

爆破方式及要求：直眼掏槽法；反向装药结构；使用MFD-200发爆器一次起爆，联线方式为并联；Ø=32 mm、L=200 mm、M=150 g/节MRB岩石乳化炸药；雷管：1-7段延期(毫秒)导爆雷管。

周边眼口位置应在轮廓线上，周边眼间距不大于500mm。视不同岩性随时调整眼距、眼深、周边眼和辅助眼眼数等爆破参数。

4.4.2排矸

工作面爆破通风30 min后，人员下井用铁锹将矸石经Ø1.2 m导洞直接落到下水平施工完的破碎硐室内用厦工XG920T装载机装入0.75矿车，运至主井井筒溜槽内用2JK-3.0/20绞车配3 m3吊桶提升至地面。

4.4.3锚网喷一次支护

4.4.3.1支护材料

锚杆及锚固剂：锚杆采用无纵肋左旋等强螺纹钢树脂锚杆，直径为18 mm，长度为1800 mm，每根锚杆均用2块型号为K2850的树脂锚固剂固定，锚杆外露长度不大于50 mm，托盘为正方形，规格为长×宽=150×150 mm，用10 mm钢板压制成弧形。锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固长度大于等于1 m，每根锚杆锚固力大于等于80KN，扭矩力大于等于120N.M。

金属网采用直径6.5mm的冷拔铁丝制作的经纬网，网的规格为长×宽=2000×1050 mm，网格为长×宽=100×150 mm，金属网间可靠连接长度不小于100mm。

喷射混凝土使用必须用P.O42.5水泥，砂为纯净的河砂，石子粒直径小于15 mm，将粒径大于15 mm的石子控制在20%以下，石子过筛，并用水冲洗干净，喷射混凝土强度为C25，速凝剂型号为8880-C型、掺入量一般为水泥重量的3～5%，喷淋水区时，可酌情加大速凝剂掺入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入。

4.4.3.2锚网喷支护工艺：

打锚杆孔眼前，严格检查井筒断面规格；孔眼的位置准确，误差±100 mm，锚杆必须垂直岩面其角度不小于75°。锚杆孔深度必须与锚杆长度相匹配，允许误差0～+50 mm。打眼必须将井帮浮矸找掉，打好一眼后及时安装，然后再打设、安装另一锚杆。

沿井筒一个方向开始铺设金属网，网片与锚杆同步安装。锚固剂要达到设计深度，搅拌均匀，并用机械秒表现场计时，整体搅拌时间8～15s，并顶推1 min，方可撤去锚杆机。5 min之后拧紧螺帽，再用加长扳手或风动扳手将锚杆紧固到位；保证锚杆安装牢固，托盘与巷道轮廓线及方位矫正，托盘密贴壁面，未接触部位必须楔紧。

4.4.4复喷

必须对锚杆进行二次紧固后方可复喷。复喷到设计厚度，复喷要盖住盖网和锚杆托盘。巷道累计喷厚为100 mm。喷层与网位置的关系：网外喷厚不大于50 mm，不小于30 mm，网位于整个喷体的中部偏外层。喷射混凝土前要求看好中线，中线距一帮偏差为0-+150 mm。

喷射质量：喷射前用高压风吹掉巷道岩帮浮矸；分区段均有喷射，保证无蜂窝麻面。

喷层必须进行洒水养护，保证不出现龟裂现象，养护7天后每天洒水养护一次，养护时间为28天，然后预留试块做强度试验，混凝土强度等级为C25。

4.5永久支护

浇筑砼施工在临时支护施工到底后从下至上进行，浇筑时钢衬板同时作为钢筋砼支护的模板用。采用脚手架作为工作盘，混凝土采用井口现场拌制，溜灰盘接灰，Ø108×5 mm无缝钢管溜灰。混凝土拌好后卸入溜灰盘，再从溜灰盘人工放灰通过Ø108×5 mm无缝钢管下至工作面入模。

4.5.1下部结构施工

掘进至溜井下部与放矿硐室时，用风镐刷至设计尺寸，严禁放炮。等刷至设计尺寸后，将放矿硐室内矸石出净整平底板。然后开始绑扎放矿硐室山墙及硐室内钢筋并架设放矿硐室碹股和配装山墙及硐室内模板开始浇注。当高度较高时人员站在脚手架上施工，砼采用混凝土输送泵送至模板内。

当放矿硐室山墙及硐室浇注砼至溜井下部结构处时，人员站在脚手架上绑扎溜井下部结构和放矿硐室顶部钢筋，等安设好H型钢并打锚杆固定后，接着安装溜井下部结构第一层钢衬板，然后安装钢衬板锚栓开始浇注砼。浇注砼时人员站在脚手架上施工，混凝土由Ø108×5mm输料管放至灰盘上，人工二次搅拌放至衬板内。在绑扎溜井下部结构钢筋时必须将整个下部结构钢筋全绑扎起来。在浇筑时，先安装H型钢和钢衬板及锚栓，安装一层浇注一层，钢衬板必须按施工图对号安装，不得随意变动。

4.5.2溜井矿仓段浇筑砼施工

搭设脚手架，按设计要求绑扎好钢筋后，架设H型钢井圈，H型钢井圈用若干个10#槽钢作为点柱加强支撑，按中线、标高固定并抄平两架H型钢井圈后，钢衬板每次下放一块并扣在H型钢井圈上并焊接(H型钢和钢衬板利用回柱绞车下放)，钢衬板之间必须间断焊接，调节好钢衬板进行浇注砼施工，为保证浇筑砼时H型钢和钢衬板不发生跑模，H型钢外层均采用10根Ø25的螺纹钢做支撑，内层采用脚手架支撑。钢筋的绑扎必须按设计要求施工，搭接长度为35 d(d为钢筋的直径)，每个搭接绑扎不少于3道，钢筋的保护层厚度为50 mm，钢筋的帮扎严禁漏扎；混凝土厚度为450 mm，稳钢衬板时严格按中线进行，每一段高必须找平，在稳钢衬板前必须对上一模洒落的杂物清扫干净以确保合茬密实，及时进行隐蔽工程的报验。混凝土放至灰盘由人工二次搅拌后入模完成浇筑。浇注1m段高后，开始搭设脚手架。等脚手架搭设至1 m距离后，按同样施工方法浇注下1 m段砼。

4.5.3溜井变断面段浇筑砼施工

溜井矿仓段施工至变断面段时，按设计绑扎钢筋，钢筋采用Ø18×1.8 m的锚杆固定，用木模支模，脚手架进行加固，然后对变断面段进行浇筑砼。

5结论

(1)采用探水注浆较好封堵地层水，确保原矿仓安全掘砌。

(2)反井钻井导硐施工，工艺先进，能加快施工进度，保证作业人员安全。

(3)分段支护，保证原矿仓砼浇筑质量，满足工艺要求。

参 考 文 献

[1]董亚宁等.破碎断层综合治理技术[J].现代矿业，2012，2

[2]董亚宁.定向预注浆在复杂富水断层中的实践[J].现代矿业，2013，3

[3]董亚宁，王帮策，陈能等.软弱岩层巷道塌方区防渗加固治理技术[J].安徽冶金科技职业学院学报[J].2014，1

Comprehensive Construction Technology of

Main Shaft Ore Bin in Bai Xiangshan Ore

DONG Ya-Ning

Abstract：in this paper, through to the Bai xiangshan ore main shaft undressed ore bin and the comprehensive analysis of the engineering geology and hydrogeology, proposed the water exploration grouting, anti well drilling pilot heading method, wall expansion brush, concrete supporting construction comprehensive construction technology, thus to ensure the undressed ore warehouse's installation and tunneling and supporting safely and reliably.

Key words：undressed ore bin;water ex

作者简介：董亚宁(1966-)，男，马钢集团矿业有限公司工程管理部，高级工程师。

收稿日期：2015-02-25

中图分类号：TD262.6：TD352+.3

文献标识码：A

文章编号：1672-9994(2015)02-0036-04