地下大型提升機(jī)硐室施工技術(shù)

于常先，劉 軍，呂英磊

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦， 山東 萊州市 261442)

三山島金礦隸屬于山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司，地理位置位于山東省萊州市三山島特別工業(yè)區(qū)，是國內(nèi)機(jī)械化程度最高、生產(chǎn)規(guī)模較大的一座地下開采黃金礦山。礦山從1984年建設(shè)至2006年，先后進(jìn)行三期工程建設(shè)，2007年開始進(jìn)行8000 t/d探建結(jié)合工程項(xiàng)目。

三山島金礦西山礦區(qū)-600 m以下為擴(kuò)建工程，擴(kuò)建開拓設(shè)計(jì)采用斜坡道加盲豎井聯(lián)合開拓。由于盲豎井提升機(jī)硐室施工較為復(fù)雜，為縮短井建工期，提升機(jī)硐室暫不施工，待盲豎井掘砌完畢后，在盲豎井安裝的同時(shí)，平行施工盲豎井提升機(jī)硐室。

1 工程及地質(zhì)概況

1.1 工程概況

三山島金礦西山礦區(qū)盲豎井永久提升機(jī)硐室設(shè)計(jì)底板標(biāo)高位于-537 m水平。硐室斷面為三心拱形斷面，設(shè)計(jì)凈長為17.7 m，凈寬13 m，墻高12 m，拱高3 m，支護(hù)形式為雙層配筋500 mm厚鋼筋砼支護(hù)。硐室凈斷面為172.537 m2，掘進(jìn)斷面為189.492 m2，掘進(jìn)工程量為3543.5 m3，鋼筋砼支護(hù)量為317.1 m3。

1.2 地質(zhì)概況

盲豎井永久提升機(jī)硐室位于礦體下盤，工程范圍內(nèi)的下盤圍巖主要為鉀化花崗巖、絹英巖化花崗巖、絹英巖，鉀化花崗巖、絹英巖化花崗巖、絹英巖較硬，巖石硬度系數(shù)為f=10～11，該區(qū)域內(nèi)發(fā)育相互交錯(cuò)的小節(jié)理裂隙，造成巖石破碎。水文地質(zhì)條件簡單，有少量裂隙滲透水，局部有滴水現(xiàn)象。

2 施工方案選擇及施工方案

大斷面平巷施工方法主要有3種：全斷面施工法、臺階法和導(dǎo)硐法[1-5]。對采用全斷面、臺階法不能施工或者施工相當(dāng)困難的硐室工程，導(dǎo)硐法一般均能夠施工。根據(jù)其位置和圍巖性質(zhì)不同，導(dǎo)硐法主要有上導(dǎo)硐施工法、下導(dǎo)硐施工法、兩側(cè)導(dǎo)硐施工法及上下導(dǎo)硐聯(lián)合施工法等方式。

由于盲豎井提升機(jī)硐室斷面規(guī)格為特大型斷面，采用全斷面及臺階法施工顯然不合適。再根據(jù)工程所處的地質(zhì)條件，經(jīng)過綜合比較，選擇上下導(dǎo)硐分層施工方案(見圖1)。

首先在提升機(jī)硐室底板施工下導(dǎo)硐，導(dǎo)硐長度為硐室長度；然后在下導(dǎo)硐兩端及中央分別施工垂直天井；之后將3條天井上部相互貫通，形成上導(dǎo)硐。利用上導(dǎo)硐，首先施工出硐室拱部，并及時(shí)對拱部進(jìn)行噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。硐室拱部施工完畢后，再由上向下分層施工墻部。當(dāng)整個(gè)提升機(jī)硐室掘進(jìn)完畢，最后再從下向上進(jìn)行分層鋼筋砼支護(hù)。

3 大型提升機(jī)硐室施工工藝

3.1 施工下導(dǎo)硐

如圖1所示，沿提升機(jī)硐室底板中央偏右施工下導(dǎo)硐1，方位沿硐室中心線方向，導(dǎo)硐斷面規(guī)格為3 m×3 m，斷面形狀為三心拱斷面。采用ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)鏟裝爆破廢石，廢石由坑內(nèi)卡車運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū)或者廢石溜井。每次爆破完畢后，根據(jù)導(dǎo)硐頂板情況都要進(jìn)行錨桿或者錨桿加金屬網(wǎng)等臨時(shí)支護(hù)。

圖1上下導(dǎo)硐分層施工順序

3.2 施工措施天井

在下導(dǎo)硐的兩端和中間部位分別施工措施天井。措施天井為垂直天井，斷面規(guī)格為2 m×2 m，高度從下部導(dǎo)硐的頂板到上部導(dǎo)硐的頂板。兩端的天井作為人行、通風(fēng)用，中間的天井用于溜放上部巖碴。

3.3 施工上部導(dǎo)硐

以硐室拱基線向下1 m作為上部導(dǎo)硐的底板標(biāo)高，以硐室縱向中心線作為上部導(dǎo)硐的中心線，施工上部導(dǎo)硐。上部導(dǎo)硐規(guī)格為2 m×2 m，長度為硐室全長。

3.4 施工拱部切割槽

切割槽布置在上導(dǎo)硐的中間位置，在硐室中間的溜碴天井處開始施工，方向沿硐室的寬度方向。切割槽底部標(biāo)高為上導(dǎo)硐底板，頂板標(biāo)高為設(shè)計(jì)硐室的毛斷面弧形拱頂，隨位置的變化而變化。切割槽的寬度為3 m，長度等于硐室寬度。

3.5 施工拱部

拱部開挖施工順序見圖2，拱部施工包括拱部Ⅱ擴(kuò)幫、拱部Ⅲ壓頂、拱部光爆層Ⅳ施工及拱部噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

圖2 拱部開挖施工順序

拱部施工順序從中間切割槽位置向硐室的兩端施工。拱部施工首先以上部導(dǎo)硐為自由面，向兩側(cè)對拱部Ⅱ進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)幫邊界至硐室的光爆層Ⅳ處為止；擴(kuò)幫每前進(jìn)4 m，停止擴(kuò)幫，隨后對拱部Ⅲ進(jìn)行壓頂；壓頂完畢后，立即對光爆層Ⅳ進(jìn)行光面爆破。光爆孔間距0.5 m，光爆層厚度0.6 m，光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)為間隔不耦合裝藥，采用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管引爆齊發(fā)爆破。

頂板光面爆破完畢后，必須對頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。臨時(shí)支護(hù)采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，用水沖洗巖面后，先噴射一層30 mm厚的砼，及時(shí)封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化及松動。初噴完畢后，再進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。錨桿采用管縫式錨桿，桿長1.8 m，直徑43 mm，長期錨固力為30～40 kN。錨桿支護(hù)網(wǎng)度為1 m×1 m。金屬網(wǎng)采用直徑8 mm鐵絲，編織網(wǎng)格為100 mm×l00 mm，每張金屬網(wǎng)大小為2 m×2 m。錨網(wǎng)支護(hù)完畢后，再噴射一層70 mm厚的砼。拱部掘支作業(yè)每4 m作為一個(gè)循環(huán)，依次直到拱部施工完畢。

3.6 分層施工墻部

墻部共分3層。當(dāng)提升機(jī)硐室拱部全部施工完畢后，從上向下依次進(jìn)行墻部的開挖與臨時(shí)支護(hù)。

墻部分層1開挖前，首先對墻面實(shí)施預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破孔間距為0.5 m，孔深4 m，線裝藥密度350 g/m，裝藥不耦合系數(shù)為3。墻面預(yù)裂縫形成后，以溜碴天井為自由面，開挖寬3 m，深4 m的切割槽，切割槽的長度與硐室的寬度相同。切割槽形成后，向硐室兩端推進(jìn)施工。為保證硐室的端墻平整，對硐室的端墻進(jìn)行光面爆破，光面爆破參數(shù)與拱部光面爆破參數(shù)相同。

墻部分層1開挖完畢后，立即噴射50 mm砼，局部破碎地段再采用錨桿支護(hù)；特別破碎地段，采用錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

墻部分層2的開挖和臨時(shí)支護(hù)與墻部分層1的施工工藝相同。

墻部分層3的開挖，不再施工切割槽，而是以下部導(dǎo)硐為自由面，向硐室兩側(cè)墻方向施工。臨時(shí)支護(hù)方式和墻部分層1支護(hù)方式相同。

3.7 鋼筋砼永久支護(hù)施工

大型硐室開挖全部結(jié)束后，開始進(jìn)行雙層鋼筋砼永久支護(hù)施工，先墻后拱，分層分段澆筑。

鋼筋砼澆筑主要工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測量放線→綁扎鋼筋→安裝鋼模板→檢查→澆筑砼。為加強(qiáng)混凝土的澆筑質(zhì)量，用于制作混凝土的砂、石子、水泥必須滿足設(shè)計(jì)要求，并嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行配制。此外，在砼澆筑過程中，混凝土要對稱澆筑，每次澆筑分層厚度不超過300 mm，并用插入式振動棒加強(qiáng)振搗。

4 結(jié) 論

三山島金礦在工程地質(zhì)條件較復(fù)雜的條件下，對盲豎井提升機(jī)硐室采用上下導(dǎo)硐分層開挖法施工，采取的主要技術(shù)措施包括：

(1) 對硐室頂板采用光面爆破、對墻面采用預(yù)裂爆破等控制爆破技術(shù)，減少了爆破對圍巖的擾動，發(fā)揮了圍巖的自承能力。

(2) 對已揭露的圍巖，及時(shí)采取噴錨支護(hù)等臨時(shí)支護(hù)措施，改善了圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，提高了圍巖強(qiáng)度，確保了工程作業(yè)的安全。

(3) 通過施工切割槽，為大規(guī)模爆破創(chuàng)造了有利條件，加快了工程施工進(jìn)度。

通過采取關(guān)鍵施工技術(shù)措施，盲豎井提升機(jī)硐室計(jì)劃工期8個(gè)月，實(shí)際只施工6個(gè)月就施工，較計(jì)劃工期提前了2個(gè)月。該結(jié)果表明：采用上下導(dǎo)硐分層施工法施工大斷面硐室，通過采取控制爆破技術(shù)及臨時(shí)支護(hù)措施，在確保安全的條件下，通過先拱后墻、分層施工、先掘后砌的總體施工順序，能夠?qū)崿F(xiàn)較破碎圍巖條件下工程的高效施工[2]。本施工技術(shù)在三山島金礦的成功應(yīng)用，為其他礦山施工類似工程提供了借鑒，具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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