金山店铁矿-480 m水平破碎硐室施工

左宝仪

(武钢资源集团有限公司金山店铁矿)

金山店铁矿-480 m水平破碎硐室施工

左宝仪

(武钢资源集团有限公司金山店铁矿)

在充分调研国内同类矿山破碎硐室施工经验的基础上，通过多种施工方案的对比分析，合理选择硐室开挖与支护的施工工艺，缩短各工序衔接时间，并对凿岩、爆破、支护等工艺参数进行优化，减少了爆破对围岩的震动破坏，有效控制了硐室轮廓的质量，保证了工程工期。

大断面破碎硐室 光面爆破 施工工艺

硐室与平巷相比，断面大、变化多，长度短，大型施工机械难于进入工作面施工；硐室本身结构复杂，受力不易准确分析，围岩稳定性差时，施工安全要求高；硐室服务年限较长，工程质量要求高[1]。因此，在硐室施工中合理选择掘进方案，对加快施工进度，提高效率、保证质量和安全施工是十分重要的。

1 破碎硐室施工方案

(1)工程概况。金山店铁矿破碎硐室位于-480 m 水平，连接中央主井、中央副井，上接4#上部矿仓，下接5#下部矿仓，是金山店铁矿矿石破碎、提升的枢纽。硐室全长17.35 m，掘进断面156.47 m2，采用喷锚网联合支护。

(2)开挖方案。由于硐室围岩条件差，稳定性差，断面大，跨度和高度大，全断面开挖法和分层开挖法不能保证施工安全，综合各种因素，选择上下导硐开挖方案。

2 硐室施工关键工艺

2.1 上、下导硐

①采用普通凿岩方法施工，全断面一次光面爆破；②选用7655风钻φ38 mm合金钻头，炮眼直径为42 mm;③使用2#岩石硝铵炸药,遇有淋水、涌水地段，使用乳胶防水炸药,药包起爆用毫秒延期全塑非电导爆雷管;④按光面爆破要求布置楔形掏槽、周边眼距及光爆层参数，采取反向不耦合连续装药、炮泥堵眼方式，导爆管按段数分组束把，全断面一次非电点火起爆。

2.2 溜井施工工艺

由于溜井高度小，上部没有空间可利用，故采用普通法反掘施工工艺：①天井断面一次成井，天井中设梯子间，顶部距工作面2 m左右设工作平台，工作平台下2 m设安全保护平台,井壁用木框支护，风水管、风筒、电缆布置在梯子间内;②采用YSP45型向上式凿岩机，放炮时将两平台木板拆除,以便爆下的碴石落入碴石间，不砸坏梯子间的设施；③采用电阻丝引燃火雷管导火索；④选用壁挂风筒向天井内压入新鲜风流，将炮烟压出井筒。

2.3 硐室顶部轮廓控制

由于硐室断面跨度大，岩石稳固性差，如按普通爆破法施工，会造成顶板大量超挖，甚至顶板冒落，造成施工安全隐患。故在大断面硐室施工中，必须采用光面爆破技术控制顶板开挖[2]。

为了形成平整的爆裂面，硐室顶部开挖时预留光爆层，光爆层开挖落后工作面3～5 m。光面爆破参数:①根据施工机具，炮孔直径d=42 mm,炮孔深度h=2 m；②最小抵抗线w(光爆层厚度)，根据岩石情况，取w=700 mm；③孔距a=500 mm；④单孔装药量取300 g/m；⑤采用φ32 mm小直径药卷，反向不耦合装药结构，装药线密度控制在200～300 g/m。

2.4 “新奥法”支护工艺

硐室施工中，在软弱岩层开挖后，立即喷射一层混凝土(必要时加锚杆)作为临时支护，封闭岩层以稳定围岩，充分利用围岩的自身强度和变形规律，让围岩应力充分释放，待围岩变形稳定或减缓至一定程度时再进行永久支护[3]。

2.5 施工时应注意的问题

①硐室断面大，岩石不稳定，施工时必须采用短掘短支的方法，切不可使顶部空顶时间过长；②施工时轮廓面刷出后，要先进行临时支护，喷混凝土50 mm 厚，然后再施工砂浆锚杆，挂金属网，最后喷混凝土达到设计厚度，挂钢筋网要留出与下段支护钢筋之间的搭接长度；③硐室锚杆长度为3 m，使用YSP-45型凿岩机凿眼并设导向架，保证机头能够在各种角度下直线推进；④对于永久支护中重要部位或特殊要求的锚杆，必须在现场做好锚固力试验，特殊形状的锚杆要提前加工并选择合理的施工方式。

3 硐室开挖

选择上下导硐施工方案，溜井溜碴、先拱后墙、自上而下、分层开挖的施工方法，周边轮廓采用光面爆破控制开挖。

施工顺序：下导硐—溜井—上导硐—各分层刷大(从上到下)。各工序施工要求：①下导硐为单轨巷道，应尽量满足机械装岩要求，导硐断面8.148 m2;②掘完下导硐后，在硐室两边掘2条井，以便行人、通风、排碴，1条布置在5#溜井处，另1条布置在破碎机硐室进口端，中心线应与4#、5#溜井在同一条线上，每条天井断面2.0 m×2.0 m，长度12.9 m;③在距底板以上10.9 m掘1条2.0 m×2.2 m 的上导硐,将2条天井贯通到破碎硐室两端墙,采用Z30装碴机将碴装至0.75 m3矿车内，人工推至5#溜井卸碴；④导硐及立井施工完后，由内向外进行挑顶、支护,硐室顶部最后刷帮要预留光爆层，光爆层厚度600 mm，由人工向天井出碴，经5#溜井到-520 m，由临时溜碴口放到运输皮带机至新主井；⑤硐室拱顶部分掘支后分层由内向外扩帮，由人工向天井出碴，经5#溜井到-520 m，再由临时溜碴口放到运输皮带机运输到新主井，最后对墙部进行喷混凝土支护；⑥先临时支护，混凝土标号C20，喷射50 mm厚，然后施工砂浆锚杆，锚杆直径为18 mm，长度3 m，挂金属网，间距1 m×1 m，钢筋直径6.5 mm，网格200 mm×200 mm,最后喷射混凝土达到设计厚度150 mm,要求硐室成型后轮廓线光滑，金属网无外漏现象;⑦如遇开挖岩石破碎，适当增强支护等级。

4 结 论

(1)应用光面爆破技术，减少了对围岩的破坏和震动，顶板超挖控制在150 mm之内，大大减少了支护工作量，降低了工程成本。

(2)喷锚网支护技术在大断面硐室施工中得到成功应用，与砌筑混凝土相比，成本低、工期短、工程质量稳定。

(3)喷锚支护使锚杆与围岩形成共同体，硐室采取自上而下、边开挖边支护方法，减少了围岩暴露时间和暴露面积，提高了施工的安全性。

[1] 王运敏.现代采矿手册：中册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[2] 中华人民共和国建设部.GB 50213—2010 煤矿井巷工程验收规范[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3] 中华人民共和国建设部.GBJ 50086—2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].北京：中国计划出版社,2001.

2015-03-24)

左宝仪(1987—)，男，工程师，435116 湖北省大冶市金山店镇。