地下大型提升機硐室施工技術

于常先，劉 軍，呂英磊

(山東黃金礦業(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(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區，是國內機械化程度最高、生產規模較大的一座地下開采黃金礦山。礦山從1984年建設至2006年，先后進行三期工程建設，2007年開始進行8000 t/d探建結合工程項目。

三山島金礦西山礦區-600 m以下為擴建工程，擴建開拓設計采用斜坡道加盲豎井聯合開拓。由于盲豎井提升機硐室施工較為復雜，為縮短井建工期，提升機硐室暫不施工，待盲豎井掘砌完畢后，在盲豎井安裝的同時，平行施工盲豎井提升機硐室。

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

三山島金礦西山礦區盲豎井永久提升機硐室設計底板標高位于-537 m水平。硐室斷面為三心拱形斷面，設計凈長為17.7 m，凈寬13 m，墻高12 m，拱高3 m，支護形式為雙層配筋500 mm厚鋼筋砼支護。硐室凈斷面為172.537 m2，掘進斷面為189.492 m2，掘進工程量為3543.5 m3，鋼筋砼支護量為317.1 m3。

1.2 地質概況

盲豎井永久提升機硐室位于礦體下盤，工程范圍內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，巖石硬度系數為f=10～11，該區域內發育相互交錯的小節理裂隙，造成巖石破碎。水文地質條件簡單，有少量裂隙滲透水，局部有滴水現象。

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、臺階法和導硐法[1-5]。對采用全斷面、臺階法不能施工或者施工相當困難的硐室工程，導硐法一般均能夠施工。根據其位置和圍巖性質不同，導硐法主要有上導硐施工法、下導硐施工法、兩側導硐施工法及上下導硐聯合施工法等方式。

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

首先在提升機硐室底板施工下導硐，導硐長度為硐室長度；然后在下導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，形成上導硐。利用上導硐，首先施工出硐室拱部，并及時對拱部進行噴錨網聯合支護。硐室拱部施工完畢后，再由上向下分層施工墻部。當整個提升機硐室掘進完畢，最后再從下向上進行分層鋼筋砼支護。

3 大型提升機硐室施工工藝

3.1 施工下導硐

如圖1所示，沿提升機硐室底板中央偏右施工下導硐1，方位沿硐室中心線方向，導硐斷面規格為3 m×3 m，斷面形狀為三心拱斷面。采用ST-2D柴油鏟運機鏟裝爆破廢石，廢石由坑內卡車運輸到采空區或者廢石溜井。每次爆破完畢后，根據導硐頂板情況都要進行錨桿或者錨桿加金屬網等臨時支護。

圖1上下導硐分層施工順序

3.2 施工措施天井

在下導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，斷面規格為2 m×2 m，高度從下部導硐的頂板到上部導硐的頂板。兩端的天井作為人行、通風用，中間的天井用于溜放上部巖碴。

3.3 施工上部導硐

以硐室拱基線向下1 m作為上部導硐的底板標高，以硐室縱向中心線作為上部導硐的中心線，施工上部導硐。上部導硐規格為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。切割槽底部標高為上導硐底板，頂板標高為設計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擴幫、拱部Ⅲ壓頂、拱部光爆層Ⅳ施工及拱部噴錨網聯合支護。

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硐為自由面，向兩側對拱部Ⅱ進行擴幫，擴幫邊界至硐室的光爆層Ⅳ處為止；擴幫每前進4 m，停止擴幫，隨后對拱部Ⅲ進行壓頂；壓頂完畢后，立即對光爆層Ⅳ進行光面爆破。光爆孔間距0.5 m，光爆層厚度0.6 m，光爆孔裝藥結構為間隔不耦合裝藥，采用非電毫秒導爆管雷管引爆齊發爆破。

頂板光面爆破完畢后，必須對頂板進行臨時支護。臨時支護采用噴錨網聯合支護，用水沖洗巖面后，先噴射一層30 mm厚的砼，及時封閉圍巖，防止圍巖風化及松動。初噴完畢后，再進行錨網支護。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。錨桿支護網度為1 m×1 m。金屬網采用直徑8 mm鐵絲，編織網格為100 mm×l00 mm，每張金屬網大小為2 m×2 m。錨網支護完畢后，再噴射一層70 mm厚的砼。拱部掘支作業每4 m作為一個循環，依次直到拱部施工完畢。

3.6 分層施工墻部

墻部共分3層。當提升機硐室拱部全部施工完畢后，從上向下依次進行墻部的開挖與臨時支護。

墻部分層1開挖前，首先對墻面實施預裂爆破，預裂爆破孔間距為0.5 m，孔深4 m，線裝藥密度350 g/m，裝藥不耦合系數為3。墻面預裂縫形成后，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，向硐室兩端推進施工。為保證硐室的端墻平整，對硐室的端墻進行光面爆破，光面爆破參數與拱部光面爆破參數相同。

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；特別破碎地段，采用錨網聯合支護。

墻部分層2的開挖和臨時支護與墻部分層1的施工工藝相同。

墻部分層3的開挖，不再施工切割槽，而是以下部導硐為自由面，向硐室兩側墻方向施工。臨時支護方式和墻部分層1支護方式相同。

3.7 鋼筋砼永久支護施工

大型硐室開挖全部結束后，開始進行雙層鋼筋砼永久支護施工，先墻后拱，分層分段澆筑。

鋼筋砼澆筑主要工藝流程為：施工準備→測量放線→綁扎鋼筋→安裝鋼模板→檢查→澆筑砼。為加強混凝土的澆筑質量，用于制作混凝土的砂、石子、水泥必須滿足設計要求，并嚴格按照施工配合比進行配制。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振搗。

4 結 論

三山島金礦在工程地質條件較復雜的條件下，對盲豎井提升機硐室采用上下導硐分層開挖法施工，采取的主要技術措施包括：

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

(2) 對已揭露的圍巖，及時采取噴錨支護等臨時支護措施，改善了圍巖的應力狀態，提高了圍巖強度，確保了工程作業的安全。

(3) 通過施工切割槽，為大規模爆破創造了有利條件，加快了工程施工進度。

通過采取關鍵施工技術措施，盲豎井提升機硐室計劃工期8個月，實際只施工6個月就施工，較計劃工期提前了2個月。該結果表明：采用上下導硐分層施工法施工大斷面硐室，通過采取控制爆破技術及臨時支護措施，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，能夠實現較破碎圍巖條件下工程的高效施工[2]。本施工技術在三山島金礦的成功應用，為其他礦山施工類似工程提供了借鑒，具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1]尹寶昌，胡道喜．導硐法在富全礦業主井溜破系統施工中的應用[J]．采礦技術，2011，11(1)：13-14，29．

[2]馬 杰．地下大型破碎機硐室施工方法[J]．中國礦山工程，2010，39(5)：27-28．

[3]陳 成．冬瓜山銅礦破碎硐室的施工[J]．采礦技術，2004，4(1)：56-57．

[4]何滿潮，景海河，孫曉明．軟巖工程力學[M]．北京：科學出版社，2002．

[5]董 偉，崔建井，馮周衛．復雜地質條件下大斷面硐室施工技術[J]．煤炭技術，2005，24(7)：81-83．