思山嶺鐵礦深井多中段大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

崔喜旺，趙純林，李洋洋，趙興東

(1.中國華冶科工集團有限公司， 北京 100176；2.東北大學(xué) 井巷與地壓控制研究中心， 遼寧 沈陽 110819)

思山嶺鐵礦深井多中段大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

崔喜旺1，趙純林1，李洋洋2，趙興東2

(1.中國華冶科工集團有限公司， 北京 100176；2.東北大學(xué) 井巷與地壓控制研究中心， 遼寧 沈陽 110819)

馬頭門掘進一直是制約豎井施工的關(guān)鍵。針對思山嶺鐵礦1500 m超深副井，設(shè)計有20個單側(cè)馬頭門，1個雙側(cè)馬頭門，其馬頭門數(shù)量多，施工難度大；其中-560.3～-895 m中段的6個單側(cè)馬頭門采用掘出支一體化施工工藝，優(yōu)化了施工工序，使單個馬頭門平均施工周期降為19 d，比施工計劃縮短6.5 ～10.2 d，可為類似工程提供參考。

馬頭門；掘出支一體化；大斷面；施工工期

1 工程概況

本溪思山嶺鐵礦SJ1(副井)工程井筒設(shè)計凈直徑10 m，設(shè)計深度1497.7 m，井口標高+215.2 m，井底標高-1282.5 m(不含封底)。 在+187，-482.5，-602.5，-662.5，-722.5，-782.5，-842.5，-872.5 m等中段設(shè)計大斷面馬頭門，以上除-482.5 m中段為雙側(cè)馬頭門外其余均為單側(cè)馬頭門。工程內(nèi)容包括：馬頭門、操作硐室、馬頭門外延5 m巷道、罐籠承罐鎖罐硐室、基礎(chǔ)、繞道及5 m延伸段等。馬頭門為傾斜式，凈斷面寬度8.4 m，長度7 m，開口高度7 m，里側(cè)最低端高度5.1 m。馬頭門外延5 m，巷道寬8.4 m，高5.1 m，支護形式采用錨網(wǎng)一次性支護+500 mm的雙層鋼筋混凝土永久支護，合計支護長度為12 m；每個馬頭門另有5 m左右聯(lián)絡(luò)巷，凈斷面寬度6.8 m，高度5.05 m。每個馬頭門需要施工的總長度為17 m。3種馬頭門掘支量(包括相應(yīng)聯(lián)結(jié)井筒、聯(lián)絡(luò)道)見表1和馬頭門設(shè)計見圖1，其中-602.5，-662.5，-782.5 m中段馬頭門采用類型1，-722.5，-842.5 m中段馬頭門采用類型2，-872.5 m中段馬頭門采用類型3。

2 大斷面馬頭門快速施工技術(shù)

2.1 大斷面正臺階法多步鑿巖爆破

(1) 做好井筒段高的控制，確定上部臺階的岀碴高度。

(2) 快速測量定邊。利用井筒中心線及邊線標定出馬頭門中心并利用鋼釘投在已澆筑好的井壁灰面上，每次鑿巖爆破前技術(shù)人員畫出馬頭門拱部輪廓線及墻邊線。

(3) 控制好馬頭門頂板，預(yù)留二次光爆層。用YT-28型氣腿式鑿巖機，配Φ22 mm六角中空成品釬鋼，長2.5 m，Φ40 mm柱齒合金鉆頭鉆眼，根據(jù)圍巖情況嚴格控制周邊眼眼距。

(4) 爆破后出渣，隨井筒下掘下部臺階，開挖馬頭門墻部。

(5) 蹬碴施工。用電挖迅速將工作面碴石平整，具備上部臺階第二段馬頭門拱部蹬碴作業(yè)并預(yù)留二次光面爆破巖層，后炮用5 m長釬桿壓頂以形成半眼光爆頂板，以此類推施工馬頭門至設(shè)計規(guī)格。使用Φ32 mm 2#巖石乳化炸藥和半秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，人工裝藥聯(lián)線分多步爆破馬頭門拱部及墻部。其掘進順序如圖2所示。

表1 馬頭門掘支量

2.2 挖掘機出碴和臨時支護

井筒出渣使用2臺中心回轉(zhuǎn)抓巖機，電動小挖輔以清底。馬頭門出渣使用電動小挖將馬頭門渣石導(dǎo)排至井筒，由中心回轉(zhuǎn)抓巖機將渣石裝入吊桶內(nèi)，由主提(5 m3)和副提(4 m3)提升機提升到井口。為加快馬頭門電挖出碴倒碴速度，用專用鋼絲繩將其懸吊在吊盤之下避炮。

圖1 馬頭門設(shè)計

圖2 大斷面正臺階法多步施工

2.3 錨網(wǎng)施工

按照自上而下的順序施工錨桿眼，使用YT-28型氣腿式鑿巖機，Φ22×3500 mm釬桿配Φ40合金頭打眼，眼深3 m，方向垂直于井壁。掛網(wǎng)順序同上，網(wǎng)片與網(wǎng)片之間搭接100 mm。先用吹風管吹干凈錨桿眼內(nèi)積水、巖粉及碎石。安裝錨桿錨固劑錨固，錨桿凝結(jié)牢固后掛網(wǎng)安裝托板，螺母固定。

2.4 定量鋼筋綁扎

根據(jù)井筒中心線和施工圖紙，用紅漆在工作面畫出定鋼筋的綁扎位置以便控制鋼筋綁扎質(zhì)量。按照由下而上的順序，按批次定量下放，按設(shè)計和規(guī)范要求安裝鋼筋。

2.5 組合式整體模板快速支護

利用井筒中心線和邊線，將兩線延長點瞄至馬頭門底板上，并在該點架設(shè)經(jīng)緯儀，反復(fù)調(diào)整儀器，使儀器與方向線趨于一致，利用木樁定點，將馬頭門方向線標設(shè)于巷道頂板，用于馬頭門支護施工時方向控制。

馬頭門支護采用井筒液壓整體模板輔以馬頭門預(yù)制組合式金屬支架、組合模板聯(lián)合支模。技術(shù)人員提前在地表清點模板支架及其組件，按不同組件分組編號歸類，并按施工次序下放異型模組件，精確就位并快速組裝加以固定。

2.6 砼快速入模和質(zhì)量控制

在井口設(shè)自動計量攪拌站，采用4 m3底卸式吊桶下放混凝土，混凝土通過下層吊盤主、副提溜灰喇叭口和溜灰節(jié)下放到工作面，直接入模(井筒內(nèi)直接入模，馬頭門內(nèi)設(shè)溜灰槽)。從下部井筒開始分層澆筑，采用插入式振動棒分層、對稱振搗。

2.7 快速拆除上提

從馬頭門里側(cè)逐段拆模，拆下的模板和組件裝入吊桶提升到地表。

異型組合模板按次序、編組提升到地表后，除去模板及支架表面雜物，模板表面涂油，模板及支架按序號擺放到指定地點，并對變形及時修復(fù)，以備下次使用。

3 施工組織管理與效果

(1) 優(yōu)化馬頭門勞動組織和施工管理，細化作業(yè)班次內(nèi)容和明確作業(yè)責任目標，形成井下井上協(xié)同、聯(lián)動、高效的作業(yè)管理模式，建立以總額包干的績效工資激勵考核辦法。優(yōu)化施工過程技術(shù)準備、交底和總結(jié)工作，有針對性地完善影響作業(yè)因素的各項細節(jié)應(yīng)對調(diào)整和籌備深化，縮短和壓縮工序、交接時間，提高工時利用率。

(2) 施工效果。在施工井筒-560.3～-895 m段共包含-602.5 m水平、-662.5 m水平、-722.5 m水平、-782.5 m水平、-842.5 m水平、-872.5 m水平6個單側(cè)馬頭門時，單個馬頭門平均施工周期為19 d，比確定的施工計劃提前6.5～10.2 d，6個馬頭門施工時間統(tǒng)計見表2，其施工質(zhì)量和安全均實現(xiàn)目標指標。

表2 6個馬頭門施工時間

4 結(jié) 語

由于思山嶺鐵礦副井深、斷面尺寸大、施工工序復(fù)雜，通過采用小挖出渣、平場配合的掘出支一體化施工工藝，實現(xiàn)了多中段大斷面馬頭門快速施工，其施工效率提高了20%～30%，實現(xiàn)了多馬頭門副井安全、高質(zhì)、高效、快速地施工，該施工技術(shù)在類似工程中具有推廣應(yīng)用價值，為建設(shè)同類工程項目提供參考。

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[4]劉進奎.金屬礦山多層馬頭門快速施工方法[A].中國煤炭學(xué)會煤礦建設(shè)與巖土工程專業(yè)委員會.中國煤炭學(xué)會成立五十周年系列文集，2012年全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議專刊(下)[C].中國煤炭學(xué)會煤礦建設(shè)與巖土工程專業(yè)委員會，2012:3.

2016-12-28)