浅析φ5m垂直溜井施工技术

张春智

（咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712000）

1 工程概况

工程建设地位于四川省宜宾市珙县，矿体主要为水泥用石灰岩，依据地质勘探资料可知，溜井进口段主要为中风化灰岩，但由于地表岩溶、裂隙较发育且溶洞内、裂隙内充填有黏性土，无形中降低了围岩的整体力学性质，故进口段围岩整体稳定性较差，开挖时易发生小型崩塌或掉块，工程稳定性较差，为Ⅳ类围岩见表1。

溜井井身段主要为中～微风化灰岩，围岩整体性好，稳定性好，岩溶发育较差，但开挖时偶有掉块，可归为Ⅱ和Ⅲ类围岩。溜井深116m，直径5m。

表1 溜井围岩分段情况

2 溜井掘进施工技术

2.1 井口形成

根据工程概况，施工具体方法如下：

首先清除井口附近植被，测量放线，标定溜井中心，用十字标桩法进行中心和高程控制，开挖溜井平台至最终水平。

井口平台形成后，立溜井井架，安装卷扬机、双层防护盘，防护盘直径φ=4.0 m及附属设施。接着按φ=5 600mm掘进，掘至1 500mm，后按φ=5 000mm继续开挖，一次爆破成井。掘至10～15m深时，进行锁井口见图1。

图1 溜井井架构造简图（mm）

2.2 井身掘进

溜井井筒施工：井口锁口和附属设施完成后，即可进行井筒施工。工作面布设5台YT-24型凿岩机，非电导爆管雷管起爆，管状乳化炸药，一次爆破成井。

采用单钩双吊罐提升出碴。井口敷设12kg/m钢轨，配1辆翻斗式矿车排碴。施工前根据地质勘探资料打超前探孔，准确掌握地质和水文地质情况，做好穿过不良围岩的技术准备。

2.3 溜井掘进爆破技术参数

凿岩爆破程序：凿孔完毕后，装药、堵塞、连线，经检查无漏装、错装，连线正确无误后进行爆破见表2、表3、图2。

表2 溜井掘进爆破基础条件

（1）稳定围岩爆破参数。

①炮孔直径d=38mm～42mm；炮孔平均深度L=1.5m。

②掏槽方式：中空直眼掏槽；圈径0.8m～1.2m；眼数4个～6个；装药系数a=0.6L～0.8L。

③周边眼光爆参数：眼间距E=500mm～800mm；抵抗线W=650～750mm；周边眼密集系数

图2 溜井掘进炮孔布置图（mm）

表3 炮孔排列及装药量

④辅助眼间距：圈径1～2W/D；E′=700～800mm；装药系数a=0.5～0.6L。

（2）破碎围岩爆破参数。采用多打眼、少装药的减弱爆破或分次打眼放小炮。

爆破参数：眼深1m，眼距400mm。掘进方式采用短掘短锚喷等特殊施工工艺。

2.4 溜井掘进时间计算

（1）纯凿岩时间。

T=L/（N·η·η1）=80/（5×6×0.85）=3.1h≈186min式中：L为炮孔总长度，80m；N为同时工作凿岩机台数，5台；η1为同时凿岩系数，0.85；η为凿岩机实际凿岩效率，6m/小时。

（2）爆碴体积。

每循环爆破松散岩体为

V=π×2.52×1.6×0.85×1.7=45.4m3。

爆破后岩碴松散系数为1.6～1.7。

（3）一次循环时间允许值。

T1=3 600×0.8×V桶/（K×Azh）

=3 600×0.8×0.5/（1.2×4×0.6）=500s≈8.3min

提升能力AT=3 600×0.8×V桶/（K×T1）=3 600×0.8×0.5/（1.2×500）=2.4m3/h

式中：V桶为吊桶容积，0.5m3；0.8为吊桶的装满系数；K为提升不均匀系数，K=1.20；T1为一次提升循环时间，500s即8.3min，Azh—每两人一组，每组装岩为0.6m3/小时，共分4组。

（4）纯出碴时间。Tt=45.4/2.4=18.9h≈1 134min。

（5）其它工序所需时间。

交接班5min；安全检查10min；定眼位5min；上下井20min；爆破、通风60min。

（6）一个循环所用时间为3.1+18.9+1.67=23.67h。

（7）月进度：T月=L·N·n·η1·η2=1.6×1.02×30×85%×0.85=35.4m/月。

式中：L为炮眼平均深度，1.6m；N为每天完成的循环数，1.02；η1为 正规循环率，85%；η2为炮眼利用系数，0.85。

3 施工过程控制措施

（1）井口位置采用高精度电子全站仪，红外测距仪，水准仪复式精确测定。井架未安装好之前，井口周边须用栅栏围住。暴雨季节施工时，要及时加固井圈，井口做喷锚或排洪沟等防护措施，并降低水位，以防止井壁砂土流失或塌方导至空帮。

（2）凿岩作业由操作人员按施工方案现场布孔位，定机、定员、定孔位，利用11kW轴流风机压入式通风，务必保证炮孔准、平、齐、直。装药前进行钻孔质量检查且做好施工记录。在破碎含水量大的地段，用超前探孔探明含水、破碎情况。一旦有突水、突泥发生时，宜采用预注浆堵水、固结围岩，防止凿穿隔水层，发生突水、突泥现象。围岩不好地段采取短掘进快衬砌的施工工艺。采用光面爆破，控制和减弱掘进爆破对围岩的破坏，控制超欠挖。当竖井掘进深度超过5m，禁止明火起爆。

（3）竖井施工期采用吊盘作业，专人指挥。吊盘上的吊桶孔内缘与吊桶外壁间隙不得小于200mm。吊桶内装岩高度须低于桶口边缘0.1m，钢丝绳任何一个捻距内的断丝根数不得超过总根数的百分之五，磨损不得超过原直径的百分之十。

（4）井底设置600mm×600mm的水窝，采用潜水泵将水抽至吊桶中，再提至地表。若涌水量较大，则采用离心式水泵抽水，水泵固定在防护盘上，经排水管道将水排至井外排放。设备材料堆放场地周围开挖或砌筑排水沟、积水井，保证排水畅通。预备雨前的覆盖材料（帆布、塑料布等）。露天堆放的设备、材料垫高离地面一定高度，防潮设备用苫布覆盖，防止日晒雨淋。

4 结 语

（1）采用上述掘进爆破技术参数与相对应控制措施后，从现场效果看，未出现盲炮和不耦合装药的断爆现象，半孔残留率好，炮孔利用率85%，溜井井壁轮廓线整齐，形成了平顺、整齐的井壁，超欠挖均在10cm以内。

（2）采用1、3、5、7分段微差爆破，不仅有效降低了爆破地震效应，而且有效的保护了井口的施工设施，实现了最佳的爆破效果。

（3）溜井掘进平均单循环进尺达1.36m，炮孔总长度79.2m，爆破围岩26.69m3，完全满足100天溜井掘进贯通的工期要求。