金矿副井井筒多水平中段连接处快速施工

摘 要：结合实际工程情况，总结副井井筒多水平中段连接处施工技术难点，详细介绍了工程的施工方案以及施工方法，以期对今后类似的工程提供帮助。

关键词：金矿副井；多水平中断链接；施工方案

中图分类号：TD352 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）07-0037-03

1 工程概况及水文地质

某工程井筒设计深度为800 m，净直径5 m，井筒内共设+854.6 m、+815.6 m、+775.29 m、+749.71 m、+700.34 m、+661.65 m、+624.4 m、+588.63 m、+544.03 m、+508.97 m、+466.52 m、+425.51 m、+385.17 m、+347.00 m、+307.49 m、+265.54 m、+224.98 m、+189.34 m、+139.39 m共19层连接处及一层管子道连接处。管子道连接处方位角315°，长度3 m；井筒各中段连接处为单侧布置，连接处方位角为225°，马头门均长5 m，马头门内设有井下信号室、液压硐室，硐室断面为直墙三心拱形，长度各3 m。各中段水平马头门及信号硐室、液压硐室均采用素混凝土支护，井筒连接处支护壁厚350 mm，信号硐室、液压硐室支护厚度300 mm。为确保井筒内各中段连接处贯通期间减少对连接处混凝土造成影响，每中段连接处施工完成后按设计断面继续掘进5 m车场，车场根据现场岩石条件进行锚喷或锚网喷支护[1]。

2 巷道支护说明

2.1 支护设计

连接处及硐室均采用素混凝土支护，为确保施工安全，各中段马头门施工期间根据现场围岩情况，采取喷射混凝土或锚网喷作为临时支护。

通过理论计算，参考同类巷道支护参数，综合考虑后确定本巷道支护参数为：①锚杆选用20 mm×2 000 mm的无纵肋等强全螺纹锚杆，间排距为1 000 mm× 1 000 mm。使用2支MSK2835锚固剂锚固；锚固剂长度为850 mm。②锚杆托盘采用Q235型钢材制作加工，规格为长150 mm×宽150 mm×厚10 mm，孔径为30 mm。③金属网顶、帮分别铺设金属焊接网，材质φ6 mm的Q235钢筋，网格为100 mm×100 mm，长3 000 mm×宽1 100 mm。④锚固剂使用2支MSK2835和2支MSK2850锚固剂锚固；锚固剂长度为1 700 mm。⑤网与网之间利用外漏钢筋360°扭结方式进行连接。

2.2 永久支护

井筒内各中段连接处以素混凝土支护为主，根据设计要求+850 m、+815 m中段连接处需根据现场实际围岩情况调整为一次锚网喷+钢筋混凝土二次支护，其余中段连接处及相关硐室采用素混凝土支护，壁厚350 mm，混凝土强度为C30。

2.2.1 钢筋参数

钢筋环筋采用Ф20三级螺纹钢，钢筋内层保护层50 mm，外层保护层70 mm，连接处钢筋均采用搭接连接，搭接长度不小于700 mm。连接处及硐室钢筋间排距均为250 mm×250 mm，构造筋间排距为500 mm×500 mm。

2.2.2 钢筋地面预加工

按照图纸设计钢筋规格和型号进行钢筋采购，材料进场后钢筋进行挂牌标识，再由技术人员根据施工图纸对钢筋进行分类加工设计，严格按照钢筋的长度和使用规范及绑扎搭接标准进行设计。主要加工原则如下：①依据设计图纸，钢筋采用绑扎连接，搭接长度不小于700 mm。②联系筋采用弯钩连接，严格按照图纸加工。

2.2.3 钢筋绑扎

按照设计尺寸在墙部底板上0.5 m处和1.5 m处用锚杆在左右帮各固定一道纵向钢筋，并保证水平，并按照设计逐道绑扎环向钢筋的站筋，然后按照间排距绑扎纵向钢筋并严格控制到巷中的距离，严格保证钢筋保护层厚度不小于设计，钢筋绑扎采用22#扎丝双道绑扎。墙部采用双层钢筋，先施工外层钢筋，再施工内层钢筋。联系筋采用弯钩连接内外层钢筋，钢筋间排距依据配筋平剖面尺寸绑扎。墙部钢筋采用自里而外一次绑扎成型。

当墙部钢筋绑扎、立模、稳模及浇混凝土完毕后进行拱部钢筋绑扎，先绑扎拱部环筋，后按照间排距绑扎纵向钢筋并严格控制到模板的距离，保证钢筋保护层厚度不小于设计，钢筋绑扎采用22#扎丝双道绑扎。拱部内采用双层钢筋，先施工外层钢筋，再施工内层钢筋。联系筋采用弯钩连接内外层钢筋。拱部钢筋采用自外而里一次绑扎成型。硐室内钢筋采用绑扎连接，搭接长度不小于900 mm。

2.2.4 立模

井筒与连接处按照自下而上一起进行钢筋绑扎和支设模板的施工方法进行施工。永久支护时井筒内采用4 m段高的液压金属模板，当连接处内模板与井筒内模板连接并加固牢靠后，与井筒一起浇筑混凝土，支模与浇筑交替进行。混凝土凝固10 h以上后，脱模并提升井筒大模板，再进行上部支模、浇筑工作，直至与上部永久井壁接合。支井筒模板时，第一模必须找平，确保模板上沿在同一水平，找线结束后，在井筒模板内搭设工作平台，最后混凝土浇筑。

连接处砌筑时，按照“自下而上，先墙后拱”的顺序支设模板，由于井筒内各中段连接处尺寸相同，为保证施工质量及进度，墙部支架及碹弓全部采用10#槽钢制作。墙部支架根据设计尺寸在地面进行放样加工，采用10#槽钢为主体，支架外敷设4 mm钢板作为模板使用，墙部支架通过φ20 mm×2 000 mm全螺纹锚杆根据设计尺寸固定在硐室两帮。

碹弓加工按照图纸尺寸，用10#槽钢加工出弧度，10#槽钢做拉撑，碹弓两端预留好螺栓连接孔，便于施工时组装，每架碹弓之间的间距为1 200 mm。碹弓外侧搭设50 mm模板作为模板使用，每根模板之间用22#绑扎丝绑扎牢固。连接处内用钢架管搭设“井”字架用于辅助加固，横向架管与竖向架管及排与排之间要用扣件连接牢固并打斜撑，扫地杆顶紧顶实，平面与立面之间形成三角形连接。架管上需铺设木板时，两头用铁丝绑扎牢固，防止出现探头板。墙部施工完毕后，拱部碹弓两端与墙部碹弓连接牢固后，开始浇筑混凝土。

2.2.5 混凝土浇筑

2.2.5.1 混凝土配比

井筒与井底车场连接处浇筑混凝土标号为C30，混凝土根据实验室配比进行现场搅拌。水泥采用P.042.5型普通硅酸盐水泥，砂含泥量不得超过3%，石子采用粒径为10～20 mm碎石。混凝土配合比如表1。

2.2.5.2 混凝土配置及运输

混凝土为现场搅拌，混凝土经井口下料管下放至井下吊盘，然后经吊盘分灰器二次搅拌后，通过铠装管下放至连接处混凝土输送溜槽内，采用竹节漏斗、搪瓷溜子直接入模。

2.2.5.3 混凝土浇筑及振捣

混凝土入模后，采用6台风动插入式高频振动棒震捣混凝土，混凝土浇筑采用对称浇筑，分层振捣的方式，每分层厚度不大于300 mm，不得出现漏振和弱振现象，确保无蜂窝，麻面，空帮、空顶等质量问题，保证井壁质量。

混凝土浇施工中应保证连续施工，分层之间不得超过2 h，若超过2 h必须浇筑一层200 mm高标号砂浆后方可进行正常混凝土浇施工，浇筑施工中必须设专人密切观察模板位移情况，发现跑模立即停浇处理。混凝土接茬处浇筑前必须进行毛面处理，浇筑接茬必须密实。

2.2.6 拆模施工

混凝土模内养护时间不得低于12h，拆模后进行洒水养护。

模板拆除严格按照先顶（上）后墙（下）、先碹弓（脚手架）后模板、先外后里的原则进行拆模施工。拆模施工中注意模板保护，严禁采用大锤、手镐等生硬敲砸。

3 施工方法

3.1 施工方案

根据模板段高当井筒掘砌至马头门上方1～2 m处时停止停止掘进，进行中段连接处高程放线确定连接处方位及标高。连接处方位确定后采用喷射混凝土或锚网喷支护至连接处底板下1.5 m位置，人员在井筒工作面按照连接处断面轮廓线进行开门钻孔，连接处采用正台阶分层掘进，上分层掘进段高3 m，拱部掘进完成后开始剩余下分层起底施工，连接处施工时同时将配电硐室及液压硐室一起掘进完成，连接处掘进期间采用喷射混凝土或锚网喷作为临时支护。

掘进完成后，按照设计尺寸进行绑扎钢筋、支设模板，模板支设完成后，与井筒段同时浇筑，浇筑时井筒内利用4.5 m段高的液压金属模板，连接处内模板与井筒内大模板必须连接牢固，随支模随浇筑，凝固后提井筒液压模板，再进行上部支模浇筑，直至与上部永久井壁合茬。

井筒内中段连接处施工完成后进行预留摇台位置掘进，摇台基础长5.5 m，宽3 m，深1.8 m，为便于后期摇台安装，井筒浇筑期间采用预制模板对摇台基础位置进行预留。井筒与井底车场连接处浇筑期间，将模板采用φ108 mm无缝钢管及δ5 mm花纹钢板进行密封，作为施工平台使用，平台周圈采用φ25螺纹钢及φ10 mm圆钢加工护栏，护栏高度不低于1.5 m。

3.2 施工准备

将本措施传达到每个施工人员，并有本人签字，经考试合格后方可作业。井筒施工期间使用的设备常用配件，硐室施工使用的锚杆（索）机、浇灌混凝土的输送泵、喷浆机等。

材料包括锚杆、金属网、锚固剂、速凝剂、钢筋、碹弓、方木、竹胶板等。连接处所用的碹弓和钢筋，由技术人员根据尺寸绘制加工图，在地面依图加工，加工完成后由项目部技术员组织进行组装验收并编号存放。

测量放线时，方位传递是施工前根据地面十字基点，采用全站仪按照方位角225°将连接处方位线定到井口封口盘上，将吊盘落到适当位置，用手摇钢丝小绞车，将钢丝下放至吊盘，钢丝下端悬挂30 kg砝码，砝码下端利用水桶水进行稳线。然后进行摆动观测，取中，将井筒十字中心线标定在井壁上（打木桩、钉小钉）。

测量放线时，标高传递是采用长钢尺导入标高，即将长钢尺下放到上吊盘适当位置，下端悬挂2.5 kg配重，井上下各安置一台水准仪同时观测，并作好记录。为防止出现错误，将长钢尺向下串动6次，井上下同时观测读数，做好记录，并记录好井上下空气温度。将长钢尺读数，经过计算加入比长、温度、拉力，自重改正后，即计算该标高点的标高，根据标定的中心线和标高点来进行测量放线。

3.3 施工顺序

根据模板段高，井筒掘砌至各中段连接处上方1～2 m处停止施工，转入井筒中段连接处施工。+850 m、+815 m采用钢筋混凝土支护，其余中段连接处采用素混凝土支护，支护厚度350 mm，混凝土强度C30。

根据模板段高井筒掘砌至中段连接处上方1～2 m处停止施工进行连接处放线，确定连接处高程及方位。定位后井筒继续掘进至连接处底板下1.5 m处，在井筒内按照连接处断面采用YT-28型风钻进行钻孔爆破，掘进采用正台阶分层掘进，上分层掘进段高为3 m，拱部掘进完成后集中进行起底，连接处掘进过程中将信号硐室及液压硐室同时掘进完成。掘进期间根据现场岩石情况采用喷射混凝土或锚网喷作为一次支护。连接处及硐室掘进完成后，绑扎钢筋、支设模板，与井筒段同时浇筑，浇筑时井筒内利用4.5 m段高的液压金属模板与管子道连接处内模板连接牢固，随支模随浇筑，凝固后提井筒大模板，再进行上部支模浇筑，直至与上部永久井壁合茬。

连接处浇筑完成后进行模板及支架拆除，拆除完成后在连接处底板按设计对摇台基础位置进行放线掘进，摇台基础长5.5 m，宽3 m，深1.8 m。为便于后期安装下部井筒浇筑时采用模板将摇台基础进行预留。

4 掘进凿煤（岩）方式

井筒内掘进采用YSJZ6.12型（配HYD-200风钻6部）导轨式竖井液压伞钻，φ45 mm柱齿钻头，B32 mm ×5 500 mm六角中空合金钢钎，炸药为满足深孔爆破的要求选用二级岩石乳化炸药，其主要技术参数为：爆速3 700～4 000 m/s，密度1.2～1.3 g/cm3，猛度16～20 mm，殉爆距离30～200 mm，药卷规格选用φ40×400 mm，雷管为满足深孔起爆要求选用脚线长8 m导爆管起爆。爆破电缆选用MY0.66/1.14KV-3×25+1×16橡套电缆，爆破母线选用6 mm铜芯线。起爆电源使用1 140 V交流电，并配置专用手持式放炮器进行起爆。

连接处及配套硐室采用YT-28型气动凿岩机，φ22 mm六棱钢钎配φ45 mm钻头打眼，楔式掏槽法，正向定炮，炸药选用φ40 mm×400 mm二级岩石乳化炸药，所用雷管、起爆方式同井筒。爆破后必须及时进行临时支护，严禁空顶作业，打眼前最小空顶距不得超过0.3 m。为减少爆破对围岩的影响，连接处及相关硐室开门时炮眼深度掌握在1 m以内，周边眼距不超过400 mm，并严格控制装药量，必要时可分次装药放炮，以保证开门成型及施工安全。

连接处开门前，为了保证施工安全及硐室成型，当岩石破碎时对硐室开门处进行超前支护。先标出硐室轮廓线，然后在距硐室拱部轮廓线上100 mm打锚杆进行超前支护。超前锚杆的间距控制在800 mm。超前锚杆仰角控制在20°～30°。

5 结束语

金矿副井井筒多水平中段连接处快速施工过程中，发挥机械化综合配套能力，在施工过程中，做到优质快速机械设备充分发挥了作用。采取相关措施后，矿副井井筒工期提前了，为工程提前建成奠定了基础。

参考文献

[1] 贾连顺，郭保国.阜山金矿主立井井筒工作面预注浆施工技术[J].建井技术，2001，22（6）：1-3.