竖井开挖施工方法探讨

2019-11-29罗俊洲

建材发展导向 2019年2期

罗俊洲

（太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司峨口铁矿，山西忻州 034207）

1 竖井开挖施工方案

1.1 正井开挖

它是通过手风钻人工凿岩爆破，采用人力装碴，卷扬机提升出碴；把锁口的钢筋混凝土放到开挖线以外，即锁口后的混凝土面与开挖面齐平，并在井口混凝土面设置控制点，竖井扩挖吊线控制开挖体型尺寸，并在井口安装安全防护栏网和起吊设备结构件。它还可以通过多臂钻机凿岩爆破，采用抓斗提升出碴，可从上而下开挖导井，并且直径可达十几米，但是每次清碴不够干净。

1.2 反井开挖

反井钻机成井法已经被广泛应用于许多水电站和矿山的施工中。如果竖井周围岩石为全风化岩及强风化岩以上，初期支护采用工25a 型钢钢架，间距0.5 m+300 mm 厚网喷混凝土+注浆锚管联合支护；如果竖井周围岩石为中风化地层采用工16a 型钢钢架支护，如果竖井周围岩石硬度高也可以只采用喷射混凝土支护。反井开挖首先利用反井钻头施工导孔。导孔贯通后在下平洞将导孔钻头卸下，并安装扩孔钻头，再由下向上扩孔，扩刷成直径为准1200 mm~1600 mm的导井，导孔扩孔过程中采用泥浆泵将高压洗井液注入钻杆内，再从钻头的排水孔压出，起到冷清刀盘的作用。扩孔完成后开始放炮刷帮，将石碴从钻杆与孔壁间的环行空间排至排碴槽。

2 竖井扩挖施工技术

2.1 竖井开挖机具

竖井开挖造孔适合采用向上式钻机，吊笼内需要两人操作，并且笼内要配备通讯设备与低压照明电源。平面扩挖，要下小型设备倒渣，井下有设备，占地方，且要保护设备不被砸坏，就不能全断面一次扩挖、一次喷护。每一层都分成两次钻爆，无形中增加工序，降低效率。每层都可以全断面深孔错数台一次性扩挖、一次性喷护。炮渣充分利用地形绝大部分自然溜入导井，工作效率高、爆破效果好，生产成本低，在100 m2左右的竖井扩挖断面上，广泛采用这一扩挖方式。

2.2 竖井扩挖施工

钻机开钻以后孔内的偏差无法检测和控制，只能依靠经验，不同的围岩类别采用不同的主副泵工作压力和转速，严格控制钻进速度；同时适时地掏槽孔与周边孔的偏差不能超过50 mm，其它炮孔的孔位偏差不能超过100 mm。为减少钻孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，钻孔的工作面要保持为35 毅左右的斜面。深孔爆破也不破坏围岩的自身稳定能力，对竖井自身稳定承载及安全支护工作非常有利，在100 m2左右的竖井扩挖断面上，应首选溜斗形状错数台扩挖方式为最佳。将传爆线引到井口的安全距离内，用火雷管点火引爆；爆破后可以通过采用手风钻的供风管进行纯压式临时通风散烟，为减少洞内的烟尘，爆破后可以采取洒水降尘措施。

2.3 扩挖循环作业

钻通以后测得实际的偏斜率为1.03%，略大于允许偏差1%，但是通过计算在这种情况下，导孔的边壁和竖井边壁基本重合，没有超出竖井设计开挖断面，认为导孔质量合格，可以进行反钻扩孔。土方开挖前必须严格按工程监测的要求进行，并做好各种不同类型的监测点布置，做好资料的收集工作。坑内的管线结合施工做好拆改或悬吊方案。光爆处理井壁打注浆插筋，就满足了竖井工程的安全。但光爆残留半孔壁上有裂纹，或进行过二次欠挖处理。就破坏了表层围岩的自身稳定，应薄喷混土3~5cm，防止岩碴散落伤人。

2.4 反井钻机导井法

反井钻机导井法主要利用反井钻机钻进原理：由电机带动液压马达，利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻具旋转，并向上、下升降，采用镰齿盘形滚刀破岩，滚刀在钻压的作用下沿井底滚动，从而对岩石产生冲击，挤压和剪切作用，使其破碎。导孔施工时排碴：采用泥浆泵将高压洗井液注入钻杆内，再从钻头的排水孔压出，将石碴从钻杆与孔壁间的环行空间排至排碴槽。导孔贯通后在下平洞将导孔钻头卸下，并安装扩孔钻头，再由下向上扩孔。