一种矿山溜井储矿仓锰钢板支护施工方法

付东波

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

地下硐室支护施工，必须考虑围岩工程地质、水文条件和允许的暴露时间等因素，对支护的及时性有较高的要求[1]，硐室的开挖支护，一般为边开挖边支护，或者超前支护，以保证施工作业的安全。在长九神山灰岩矿项目地下溜破系统工程中，储矿仓作为大直径（8m）垂直溜井的下部结构，同时也是连通主破碎硐室的重要结构，是很关键的施工部位。设计为钢筋混凝土贴面锰钢板的支护形式，不具备边开挖边支护的施工条件，只能采取开挖后从下而上一次支护到位的方法，同时施工方法应具备快速高效的特性，才能在保证施工安全、质量的同时，跟进施工进度。依托长九项目施工经验，本文叙述了一种创新的储矿仓支护施工方法，即采用电动单梁起重机进行储矿仓支护施工。该施工方法适用于小断面且超高的地下封闭空间作业，基于电动起重机的使用对施工作业顺序进行紧密调配，能有效的保障施工的安全、质量、进度，为类似施工项目提供参考。

1 概况

1.1 工程概况

溜破系统储矿仓位于垂直溜井下部，主要开凿断面尺寸13.48m×11.2m（长×宽），高度20m。储矿仓内壁设计全断面60cm厚钢筋混凝土衬砌，混凝土表面满铺锰钢板作为保护层，锰钢板厚度60mm，主要尺寸为1m×1m和1m×0.7m，采用锚筋和衬砌混凝土连接。储矿仓下部和重板给矿机硐室空间内壁均为钢筋混凝土衬砌结构，中部浇筑混凝土基础分隔重板给矿机硐室，形成两个漏斗状下料口，开口尺寸5m×2.28m。料仓下部混凝土结构接触矿石表面（上表面、卸料口）均满铺设锰钢板，主要尺寸为5.5m×7.8m。锰钢板单块重量301.44kg～20205.9kg，总安装块数935块，总安装重量530.7吨，主要工程量见表1，施工空间狭窄，混凝土浇筑及锰钢板安装施工难度大。

表1 储矿仓主要工程量表

储矿仓开挖时，随开挖已进行了喷射钢纤维混凝土临时支护措施，开挖完成后，要求在一个月内完成钢筋混凝土衬砌永久支护，尽量缩短围岩暴露时间。

1.2 工程地质条件

地层产状N35～87°E，SE∠31°～65°，层理裂隙较发育。硐室埋深约220m～250m，硐身主要穿越南陵湖组微风化灰岩，岩体较完整，围岩相对稳定，可稳定数日-数月，局部破碎，夹黑色沥青质胶结物，开挖时有掉块现象，地震纵波Vp=4400m/s～5800m/s。根据设计方提供地质勘探资料，储矿仓段围岩分级为Ⅳ级。储矿仓段主要为微风化灰岩，岩性为薄层泥晶灰岩夹中-厚层泥晶灰岩、瘤状灰岩，裂隙节理较发育，裂隙面夹黑色钙质胶结物，裂隙面约8～12条/米，部分溜井段岩芯段层理发育，呈薄层状，层面较平滑，倾角15°～20°，锤击岩芯易沿着层面裂开呈片状，黑色沥青质含量较高，工程性能较差，较破碎。

地下水为岩溶裂隙水，溶洞导水性好，部分段层理发育，开挖施工中多处岩面出现漏水、渗水现象，已进行插管导排。

2 优化设计

综合考虑施工条件和实施难度，将锰钢板进行了材质和块度优化，60mm锰钢板优化为40mm厚HB400耐磨板，减轻重量的同时抗磨性能更佳，储矿仓仓体耐磨板块度主要尺寸优化为1m×3m，并对矿仓下部大块度的耐磨板进行分割，优化后耐磨板单块重量为802.11kg～1130.4kg，总块度减少为344块，总安装重量降低为326.811吨。相较原设计总安装重量大幅度降低，安装块度尺寸较为平均，接缝更少，材质抗磨性能更佳。

3 施工技术准备

施工前，根据施工进度计划，单梁起重机的设备采购，承载结构的安装，已在溜井开凿时完成，具备起重机安装条件。施工通道、通风、通讯、照明等基本条件按照施工方案准备到位。溜井封口盘防护措施、溶洞出水点引导措施、井口封闭、逃生通道等安全措施按照专项安全技术措施准备到位。对项目管理及现场施工人员进行了多次安全技术交底，施工前技术准备工作逐一落实，具备成熟的施工条件。

4 电动单梁起重机安装

锰钢板单块重最大1.13吨，选用载重2吨电动单梁起重机（见图1）。起重机布置于储矿仓上部4.5m扩挖空间（见图2），由锚在岩体上的钢结构牛腿作支撑点，上搭设钢梁，铺设行走轨道。储矿仓开挖后断面尺寸为13.2m（长）×13.48m（宽），具备汽车吊作业条件。电动单梁起重机安装高度22.5m，安装时利用溜井吊盘，人工配合25t汽车吊进行吊装，就位后人工在作业平台上进行轨道加固、设备调试等。作业顺序：①施工作业平台搭设，②起重机行走梁、轨道安装，③起重机主梁吊装，④轨道加固、设备调试。

图1 电动单梁起重机设备图

图2 电动单梁起重安装图纸截图（局部）

施工作业平台采用悬挂走廊式，通长分部于起重机支撑牛腿之间，覆盖整个安装工作面。工作平台走道采用竹排作为骨架，上铺设木板，木板和竹杆使用5#圆钉固定，在保证强度的同时降低整体重量。走廊悬挂钢筋架使用φ22圆钢制作，焊接固定于牛腿上。竹排两端和钢筋架用铁丝绑扎固定，形成完整工作平台。每根竹杆长8m，直径不小于15cm。杆体通直无扭曲，表面无裂纹，无腐烂。平台外侧用φ12圆钢焊接护栏。钢筋架外侧使用钢丝绳挂钩挂接在上部吊耳上，以防坠落。

5 储矿仓衬砌

以单梁起重机为核心施工设备，对施工工序进行了紧密调配，从下而上分层作业，使锰钢板吊装、钢筋制安、锚杆施作、排架搭设、混凝土浇筑等工序合理接续，各班组无缝衔接转换，施工效率得到提高。在严密的施工组织下，一个月时间顺利完成了储矿仓的永久衬砌施工，施工安全、质量、进度得到了三重保证。

5.1 工序调配

因作业面为方形，有相对独立的四条作业线，施工时呈多工序按顺序“追逐”进行，各个工种密切配合，以求施工效率的最大化。施工工序：①材料准备，②测量放样，③第一层（5m）扎钢筋，④第一层（1m）锚杆施作，⑤第一层耐磨板安装（1m），⑥第一层（1m）混凝土浇筑，⑦第一层（6m）脚手架搭设，⑧第二层锚杆施作，⑨工序循环……

投入1个普工班组，2个混凝土班组，2个支护班组，普工班组负责材料转运，辅助其他班组作业，混凝土班组负责扎钢筋、安装耐磨板、浇筑混凝土，2个班组在三个工序内循环交替。支护班组负责锚杆施作，搭设脚手架工作，和混凝土班组交替进行，平均一天完成一层（1m）永久支护施工。

5.2 耐磨板安装

耐磨板安装在支护工序中是最关键的一步，其上一步工序是锚杆施作，下一步工序是浇筑混凝土。耐磨板在施工工艺上直接作为衬砌混凝土模板使用，其施工速度和质量决定了下一步工序能否正常进行，在施工时，对耐磨板的安装检查是控制重点。

5.2.1 耐磨板稳定系统

因耐磨板自重大，人工无法轻易挪动，安装就位困难。采用8#槽钢和锚杆组合成型钢稳定系统，既增加了耐磨板作为混凝土模板的稳定性，又加快了耐磨板安装就位作业效率。该稳定系统由8#槽钢作为骨架，在测量放样时纵横分布在耐磨板内侧的分块处，和锚杆进行焊接，稳固后能作为耐磨板就位的定位件，耐磨板靠近后贴紧槽钢就能轻松就位，保证了各层耐磨板安装的垂直度（见图3）。

图3 耐磨板安装图纸截图（局部）

5.2.2 耐磨板就位

耐磨板由汽车直接运输至硐室内，倒车入储矿仓下方留设的施工通道内，电动单梁起重机行走至锰钢板正上方，挂稳吊钩，人工配合缓慢起吊，待吊绳稳定后，操作吊车行走至工作面上方，贴紧槽钢稳定系统后垂直下放，上下层钢板利用内侧吊耳卡位，人工配合定位。定位后和锚杆、槽钢焊接，预装的铆钉和衬砌钢筋焊接。随着脚手架平台上升，下部脚手架横杆顶住已安装锰钢板，起到二次稳固作用。

5.2.3 分层施工

根据混凝土供应能力及工作空间大小，衬砌混凝土从下至上分为10仓（每2米1仓），钢筋分为4次进行绑扎，每次绑扎高度为5m，钢管脚手架分为4层，每层5m，根据工作面需求逐渐升高。采用锰钢板作为模板（先安装锰钢板），混凝土扎筋、立模根据分仓高度逐次循环施工。

6 结语

篇幅有限，文中未对现场安全管控、进度计划、质量验收、施工设备以及结构计算等进行详细描述，主要叙述电动单梁起重机的安装使用以及与之搭配的衬砌工序调配方法，请阅者注意。

对于地下封闭空间，小尺寸断面的结构施工，选择合理的设备，突破常规的施工方法，能较明显的提高施工效率，缩短围岩暴露时间，规避安全风险。通过在长九神山灰岩矿项目地下溜破系统的施工实践，电动单梁起重机适用于小断面高硐身的空间衬砌施工，能有效提高施工效率，保障施工进度。该方法还存在一些缺陷，在电动单梁起重机的运行中，因电机小，提升高度大，存在钢丝绳旋转打结情况。后经厂家进行设备技术改造，将提升钢丝绳调整为单根，有效的解决了打结问题，施工条件允许情况下，应选择大型号电机，以提高设备运行安全稳定性。