穿过冒落坍塌破碎带的施工方法

吴绍雄，熊朝麟，田吉华

（贵州磷化（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550300）

1 工程概况

贵州开磷施工标段没租哨磷矿60万t/年产能接续项目2310主运输平硐，巷道设计净断面4500mm*3700mm三星拱，施工主要机具设备为浅孔凿岩台车、大型铲运机、自卸汽车、改装喷浆罐车。施工至破碎带时，围岩等级剧降，伴随渗涌水的含磷流沙状淤泥淌出，原有初期钢拱架+锚网喷联合支护（喷厚200mm）方式已经不能满足现场支护要求，遂迎头掌子面发生冒落垮塌。当即组织调动抢险人员、设备，堆砌沙袋挡墙封堵冒落垮塌的巷道，提出采取轨道钢超前支护+钢拱架+钢筋混凝土联合支护的技术方法及工艺流程，安全顺利通过冒落坍塌破碎带，取得了较好的经济效益和社会效益[1]。

2 支护方式及工艺流程

提出采取轨道钢超前支护+钢拱架+钢筋混凝土联合支护的技术方法，经论证合理后，立即编制专项施工方案，成立抢险施工组，充分备好所需机具、材料、设备设施等，组织现场抢险施工，主要工艺流程如下：

（1）调动ST-1030铲运机，人工配合砌筑沙袋挡墙封堵冒落段巷道，避免含磷流沙状淤泥连续淌出造成大范围冒落。

（2）对冒落段相邻钢拱架+锚网喷支护巷道增加喷浆厚度进行加固。

（3）利用凿岩台车沿冒落段巷道两帮成45°角直接推入一端为锥形的小导管（DN40钢管、间距50mm～100mm、长度2000mm），以稳固冒落的塌方体[2]。

（4）在相邻已加固的钢拱架+锚网喷支护段巷道靠近末端内侧增加一榀拱架，以备固定下步推入的轨道钢末端。

（5）在ST-1030柴油铲运机铲斗内焊接加工一固定套筒，利用铲斗内的套筒套住轨道钢（自行加工前端为锥形、长度6m，长度可根据冒落段长度和现场情况而定）的后端沿拱顶成5°～7°直接推入至迎头掌子面，直到推不进为止，轨道钢间距50mm～150mm。

（6）视现场塌方体稳定情况，清理500mm～1500mm巷道内塌方体，前移沙袋挡墙封堵迎头面塌方体。

图1 破碎带施工断面图

（7）插入500mm*300mm*4mm的钢瓦片，避免塌方体连续淌出。

（8）巷道两侧浇筑600mm*700mm的基础，基础底部垫10mm厚钢板。

（9）观察确认安全后，在塌方部位后方开始安装钢拱架，拱架间距500mm，拱间增加Φ18螺纹钢作立筋，DN40钢管焊接连接作横梁（横梁间距200mm）。

（10）全断面铺设Φ6@150mm*150mm的钢筋锚网。

（11）底板：先铺设已焊接倒刺的底板花纹钢板，再横向铺设11#工字钢且两端抵紧立柱柱腿，与Φ18、Φ12、Φ8钢筋绑扎成钢筋笼连接成片，C30混凝土浇筑≧500mm。

（12）在从基础开始全断面支设混凝土钢模板，模板与钢支撑架安装必须牢固，预埋或留设泵管在拱架上部作为混凝土输送口。

（13）利用二次混凝土输送泵通过预留管口输入加强混凝土，先浇筑两帮后浇筑拱顶，与小导管、钢瓦片、轨道钢棚、锚网、拱架形成整体护拱混凝土层（C25混凝土浇筑厚度≧800mm），并转入下一施工循环[3]。

3 优点分析

（1）采用凿岩台车将小导管直接推入稳定性极差的松散岩体内，解决了人工钻孔施工小导管因卡钻、塌孔以及钻孔长度有限等原因造成的难以解决的巷道坍塌问题。

（2）采用改装铲斗大型无轨铲运机向坍塌岩体推入锥形轨道钢，大大降低了劳动强度和人员风险，提高了效率。

（3）钢模板可循环利用，减少了破碎带施工的投资经费。

（4）采用分段模板混凝土支护法（视现场情况按照模板的尺寸进行分段支护，采用二次混凝土输送泵输入混凝土浇筑拱顶及两帮），解决了巷道内大规模坍塌的难题。

（5）采用设备推入小导管及轨道钢，减少钻孔工作。

（6）该方法不受冒落量多少的影响，适用范围广。

（7）钢瓦片不仅施工方便，而且可以隔挡淤泥或小颗粒碎石，避免淤泥等连续外淌。

（8）该方法拱顶抗压强度大，能保证井巷支护的安全性和永久性。

4 缺点分析

（1）采用泵输送混凝土浇筑，对模板抗压强度要求极高。

（2）该方法为混凝土一次性浇筑，可能导致空区空气难以排除造成混凝土填充不密实。

（3）对极破碎且伴大量涌水的地质构造，必须先施工导水管疏排水，会导致工期延长。

5 结语

矿山地质构造的特殊性以及井巷工程的高危险性，对井巷工程施工技术与方法的革新具有一定的推动作用。随着数字化矿山、无人化矿山的发展以及大型无轨设备的推广应用，应根据复杂的地质构造，严格把控工程的实施要点，提升工程质量，确保矿山行业的可持续发展[4]。