思山岭铁矿深井多中段大断面马头门快速施工技术

2017-06-07崔喜旺赵纯林李洋洋赵兴东

采矿技术 2017年3期

关键词：马头副井中段

崔喜旺，赵纯林，李洋洋，赵兴东

(1.中国华冶科工集团有限公司，北京 100176；2.东北大学井巷与地压控制研究中心，辽宁沈阳 110819)

思山岭铁矿深井多中段大断面马头门快速施工技术

崔喜旺1，赵纯林1，李洋洋2，赵兴东2

(1.中国华冶科工集团有限公司，北京 100176；2.东北大学井巷与地压控制研究中心，辽宁沈阳 110819)

马头门掘进一直是制约竖井施工的关键。针对思山岭铁矿1500 m超深副井，设计有20个单侧马头门，1个双侧马头门，其马头门数量多，施工难度大；其中-560.3～-895 m中段的6个单侧马头门采用掘出支一体化施工工艺，优化了施工工序，使单个马头门平均施工周期降为19 d，比施工计划缩短6.5 ～10.2 d，可为类似工程提供参考。

马头门；掘出支一体化；大断面；施工工期

1 工程概况

本溪思山岭铁矿SJ1(副井)工程井筒设计净直径10 m，设计深度1497.7 m，井口标高+215.2 m，井底标高-1282.5 m(不含封底)。在+187，-482.5，-602.5，-662.5，-722.5，-782.5，-842.5，-872.5 m等中段设计大断面马头门，以上除-482.5 m中段为双侧马头门外其余均为单侧马头门。工程内容包括：马头门、操作硐室、马头门外延5 m巷道、罐笼承罐锁罐硐室、基础、绕道及5 m延伸段等。马头门为倾斜式，净断面宽度8.4 m，长度7 m，开口高度7 m，里侧最低端高度5.1 m。马头门外延5 m，巷道宽8.4 m，高5.1 m，支护形式采用锚网一次性支护+500 mm的双层钢筋混凝土永久支护，合计支护长度为12 m；每个马头门另有5 m左右联络巷，净断面宽度6.8 m，高度5.05 m。每个马头门需要施工的总长度为17 m。3种马头门掘支量(包括相应联结井筒、联络道)见表1和马头门设计见图1，其中-602.5，-662.5，-782.5 m中段马头门采用类型1，-722.5，-842.5 m中段马头门采用类型2，-872.5 m中段马头门采用类型3。

2 大断面马头门快速施工技术

2.1 大断面正台阶法多步凿岩爆破

(1) 做好井筒段高的控制，确定上部台阶的岀碴高度。

(2) 快速测量定边。利用井筒中心线及边线标定出马头门中心并利用钢钉投在已浇筑好的井壁灰面上，每次凿岩爆破前技术人员画出马头门拱部轮廓线及墙边线。

(3) 控制好马头门顶板，预留二次光爆层。用YT-28型气腿式凿岩机，配Φ22 mm六角中空成品钎钢，长2.5 m，Φ40 mm柱齿合金钻头钻眼，根据围岩情况严格控制周边眼眼距。

(4) 爆破后出渣，随井筒下掘下部台阶，开挖马头门墙部。

(5) 蹬碴施工。用电挖迅速将工作面碴石平整，具备上部台阶第二段马头门拱部蹬碴作业并预留二次光面爆破岩层，后炮用5 m长钎杆压顶以形成半眼光爆顶板，以此类推施工马头门至设计规格。使用Φ32 mm 2#岩石乳化炸药和半秒延期导爆管雷管起爆，人工装药联线分多步爆破马头门拱部及墙部。其掘进顺序如图2所示。

表1 马头门掘支量

2.2 挖掘机出碴和临时支护

井筒出渣使用2台中心回转抓岩机，电动小挖辅以清底。马头门出渣使用电动小挖将马头门渣石导排至井筒，由中心回转抓岩机将渣石装入吊桶内，由主提(5 m3)和副提(4 m3)提升机提升到井口。为加快马头门电挖出碴倒碴速度，用专用钢丝绳将其悬吊在吊盘之下避炮。

图1 马头门设计

图2 大断面正台阶法多步施工

2.3 锚网施工

按照自上而下的顺序施工锚杆眼，使用YT-28型气腿式凿岩机，Φ22×3500 mm钎杆配Φ40合金头打眼，眼深3 m，方向垂直于井壁。挂网顺序同上，网片与网片之间搭接100 mm。先用吹风管吹干净锚杆眼内积水、岩粉及碎石。安装锚杆锚固剂锚固，锚杆凝结牢固后挂网安装托板，螺母固定。

2.4 定量钢筋绑扎

根据井筒中心线和施工图纸，用红漆在工作面画出定钢筋的绑扎位置以便控制钢筋绑扎质量。按照由下而上的顺序，按批次定量下放，按设计和规范要求安装钢筋。

2.5 组合式整体模板快速支护

利用井筒中心线和边线，将两线延长点瞄至马头门底板上，并在该点架设经纬仪，反复调整仪器，使仪器与方向线趋于一致，利用木桩定点，将马头门方向线标设于巷道顶板，用于马头门支护施工时方向控制。

马头门支护采用井筒液压整体模板辅以马头门预制组合式金属支架、组合模板联合支模。技术人员提前在地表清点模板支架及其组件，按不同组件分组编号归类，并按施工次序下放异型模组件，精确就位并快速组装加以固定。

2.6 砼快速入模和质量控制

在井口设自动计量搅拌站，采用4 m3底卸式吊桶下放混凝土，混凝土通过下层吊盘主、副提溜灰喇叭口和溜灰节下放到工作面，直接入模(井筒内直接入模，马头门内设溜灰槽)。从下部井筒开始分层浇筑，采用插入式振动棒分层、对称振捣。

2.7 快速拆除上提

从马头门里侧逐段拆模，拆下的模板和组件装入吊桶提升到地表。

异型组合模板按次序、编组提升到地表后，除去模板及支架表面杂物，模板表面涂油，模板及支架按序号摆放到指定地点，并对变形及时修复，以备下次使用。

3 施工组织管理与效果

(1) 优化马头门劳动组织和施工管理，细化作业班次内容和明确作业责任目标，形成井下井上协同、联动、高效的作业管理模式，建立以总额包干的绩效工资激励考核办法。优化施工过程技术准备、交底和总结工作，有针对性地完善影响作业因素的各项细节应对调整和筹备深化，缩短和压缩工序、交接时间，提高工时利用率。

(2) 施工效果。在施工井筒-560.3～-895 m段共包含-602.5 m水平、-662.5 m水平、-722.5 m水平、-782.5 m水平、-842.5 m水平、-872.5 m水平6个单侧马头门时，单个马头门平均施工周期为19 d，比确定的施工计划提前6.5～10.2 d，6个马头门施工时间统计见表2，其施工质量和安全均实现目标指标。