淺析φ5m垂直溜井施工技術

張春智

（咸陽非金屬礦研究設計院有限公司，陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

工程建設地位于四川省宜賓市珙縣，礦體主要為水泥用石灰巖，依據地質勘探資料可知，溜井進口段主要為中風化灰巖，但由于地表巖溶、裂隙較發育且溶洞內、裂隙內充填有黏性土，無形中降低了圍巖的整體力學性質，故進口段圍巖整體穩定性較差，開挖時易發生小型崩塌或掉塊，工程穩定性較差，為Ⅳ類圍巖見表1。

溜井井身段主要為中～微風化灰巖，圍巖整體性好，穩定性好，巖溶發育較差，但開挖時偶有掉塊，可歸為Ⅱ和Ⅲ類圍巖。溜井深116m，直徑5m。

表1 溜井圍巖分段情況

2 溜井掘進施工技術

2.1 井口形成

根據工程概況，施工具體方法如下：

首先清除井口附近植被，測量放線，標定溜井中心，用十字標樁法進行中心和高程控制，開挖溜井平臺至最終水平。

井口平臺形成后，立溜井井架，安裝卷揚機、雙層防護盤，防護盤直徑φ=4.0 m及附屬設施。接著按φ=5 600mm掘進，掘至1 500mm，后按φ=5 000mm繼續開挖，一次爆破成井。掘至10～15m深時，進行鎖井口見圖1。

圖1 溜井井架構造簡圖（mm）

2.2 井身掘進

溜井井筒施工：井口鎖口和附屬設施完成后，即可進行井筒施工。工作面布設5臺YT-24型鑿巖機，非電導爆管雷管起爆，管狀乳化炸藥，一次爆破成井。

采用單鉤雙吊罐提升出碴。井口敷設12kg/m鋼軌，配1輛翻斗式礦車排碴。施工前根據地質勘探資料打超前探孔，準確掌握地質和水文地質情況，做好穿過不良圍巖的技術準備。

2.3 溜井掘進爆破技術參數

鑿巖爆破程序：鑿孔完畢后，裝藥、堵塞、連線，經檢查無漏裝、錯裝，連線正確無誤后進行爆破見表2、表3、圖2。

表2 溜井掘進爆破基礎條件

（1）穩定圍巖爆破參數。

①炮孔直徑d=38mm～42mm；炮孔平均深度L=1.5m。

②掏槽方式：中空直眼掏槽；圈徑0.8m～1.2m；眼數4個～6個；裝藥系數a=0.6L～0.8L。

③周邊眼光爆參數：眼間距E=500mm～800mm；抵抗線W=650～750mm；周邊眼密集系數

圖2 溜井掘進炮孔布置圖（mm）

表3 炮孔排列及裝藥量

④輔助眼間距：圈徑1～2W/D；E′=700～800mm；裝藥系數a=0.5～0.6L。

（2）破碎圍巖爆破參數。采用多打眼、少裝藥的減弱爆破或分次打眼放小炮。

爆破參數：眼深1m，眼距400mm。掘進方式采用短掘短錨噴等特殊施工工藝。

2.4 溜井掘進時間計算

（1）純鑿巖時間。

T=L/（N·η·η1）=80/（5×6×0.85）=3.1h≈186min式中：L為炮孔總長度，80m；N為同時工作鑿巖機臺數，5臺；η1為同時鑿巖系數，0.85；η為鑿巖機實際鑿巖效率，6m/小時。

（2）爆碴體積。

每循環爆破松散巖體為

V=π×2.52×1.6×0.85×1.7=45.4m3。

爆破后巖碴松散系數為1.6～1.7。

（3）一次循環時間允許值。

T1=3 600×0.8×V桶/（K×Azh）

=3 600×0.8×0.5/（1.2×4×0.6）=500s≈8.3min

提升能力AT=3 600×0.8×V桶/（K×T1）=3 600×0.8×0.5/（1.2×500）=2.4m3/h

式中：V桶為吊桶容積，0.5m3；0.8為吊桶的裝滿系數；K為提升不均勻系數，K=1.20；T1為一次提升循環時間，500s即8.3min，Azh—每兩人一組，每組裝巖為0.6m3/小時，共分4組。

（4）純出碴時間。Tt=45.4/2.4=18.9h≈1 134min。

（5）其它工序所需時間。

交接班5min；安全檢查10min；定眼位5min；上下井20min；爆破、通風60min。

（6）一個循環所用時間為3.1+18.9+1.67=23.67h。

（7）月進度：T月=L·N·n·η1·η2=1.6×1.02×30×85%×0.85=35.4m/月。

式中：L為炮眼平均深度，1.6m；N為每天完成的循環數，1.02；η1為 正規循環率，85%；η2為炮眼利用系數，0.85。

3 施工過程控制措施

（1）井口位置采用高精度電子全站儀，紅外測距儀，水準儀復式精確測定。井架未安裝好之前，井口周邊須用柵欄圍住。暴雨季節施工時，要及時加固井圈，井口做噴錨或排洪溝等防護措施，并降低水位，以防止井壁砂土流失或塌方導至空幫。

（2）鑿巖作業由操作人員按施工方案現場布孔位，定機、定員、定孔位，利用11kW軸流風機壓入式通風，務必保證炮孔準、平、齊、直。裝藥前進行鉆孔質量檢查且做好施工記錄。在破碎含水量大的地段，用超前探孔探明含水、破碎情況。一旦有突水、突泥發生時，宜采用預注漿堵水、固結圍巖，防止鑿穿隔水層，發生突水、突泥現象。圍巖不好地段采取短掘進快襯砌的施工工藝。采用光面爆破，控制和減弱掘進爆破對圍巖的破壞，控制超欠挖。當豎井掘進深度超過5m，禁止明火起爆。

（3）豎井施工期采用吊盤作業，專人指揮。吊盤上的吊桶孔內緣與吊桶外壁間隙不得小于200mm。吊桶內裝巖高度須低于桶口邊緣0.1m，鋼絲繩任何一個捻距內的斷絲根數不得超過總根數的百分之五，磨損不得超過原直徑的百分之十。

（4）井底設置600mm×600mm的水窩，采用潛水泵將水抽至吊桶中，再提至地表。若涌水量較大，則采用離心式水泵抽水，水泵固定在防護盤上，經排水管道將水排至井外排放。設備材料堆放場地周圍開挖或砌筑排水溝、積水井，保證排水暢通。預備雨前的覆蓋材料（帆布、塑料布等）。露天堆放的設備、材料墊高離地面一定高度，防潮設備用苫布覆蓋，防止日曬雨淋。

4 結 語

（1）采用上述掘進爆破技術參數與相對應控制措施后，從現場效果看，未出現盲炮和不耦合裝藥的斷爆現象，半孔殘留率好，炮孔利用率85%，溜井井壁輪廓線整齊，形成了平順、整齊的井壁，超欠挖均在10cm以內。

（2）采用1、3、5、7分段微差爆破，不僅有效降低了爆破地震效應，而且有效的保護了井口的施工設施，實現了最佳的爆破效果。

（3）溜井掘進平均單循環進尺達1.36m，炮孔總長度79.2m，爆破圍巖26.69m3，完全滿足100天溜井掘進貫通的工期要求。