劉昭偉 劉璇

摘 ?要：雷波新洋豐礦業(yè)投資有限公司巴姑磷礦II-1采區(qū)1400回風(fēng)平巷巖層破碎松軟，巷道掘進(jìn)中頂幫垮塌嚴(yán)重，施工安全無法保障，工程進(jìn)度停滯不前。采用金屬“工字鋼”拱架鍥挑超前支護(hù)、加強(qiáng)松動(dòng)光面爆破、澆注混凝土永久支護(hù)技術(shù)，克服了因地質(zhì)構(gòu)造帶來的掘進(jìn)施工中的困難，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：破碎松軟巖層;巷道掘進(jìn);鍥挑超前支護(hù);光面爆破;澆注混凝土

中圖分類號(hào)：TD262.1+4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）13-0126-03

Abstract： In Leibo Xinyangfeng Mining Investment Co.， Ltd. Bagu Phosphate Mine II-1 Mining Area 1400 wind roadway， the strata is broken and soft， the collapse of roadway excavation in the roof is serious， so that construction safety can not be guaranteed， and the progress of the project stagnated. By adopting the technology of metal "I-steel" arch frame advance support， strengthening loose smooth blasting and pouring concrete permanent support technology， the difficulties in excavation construction caused by geological structure have been overcome， and good economic and social benefits have been obtained.

Keywords： broken soft rock strata; roadway excavation; wedge advance support; smooth blasting; pouring concrete

引言

雷波新洋豐礦業(yè)投資有限公司巴姑磷礦屬地下開采礦山，地處四川省涼山彝族自治州小涼山中段，康滇地軸東緣。礦區(qū)分為I-1、I-2、II-1、II-2、II-3采區(qū)。II-1采區(qū)1400回風(fēng)平巷位于礦區(qū)北部，由于巖層破碎松軟，巷道成形難度大，工程質(zhì)量低，巷道圍巖穩(wěn)定時(shí)間短，工程進(jìn)度停滯不前，頂幫事故時(shí)有發(fā)生，給采區(qū)建設(shè)、生產(chǎn)進(jìn)度和安全管理造成極大影響。

根據(jù)集團(tuán)公司發(fā)展規(guī)劃和年度采掘計(jì)劃，在總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)和借鑒他人成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探索應(yīng)用了“金屬拱架鍥挑支護(hù)掘進(jìn)施工方案”，取得了較好的施工效果。

1 施工條件

礦區(qū)地勢(shì)總體東南高，北西低，最高海拔標(biāo)高+2530m（依洛阿莫山）、最低海拔（金沙江）標(biāo)高約+409m，相對(duì)高差2121m。礦體及頂?shù)装鍢?gòu)造復(fù)雜，破碎帶和地表風(fēng)化裂隙帶發(fā)育，巖石破碎，穩(wěn)固性差。礦體走向南北，西東傾向，傾角由南向北為28°→76°，屬緩傾斜→傾斜→急傾斜薄礦體。

礦山設(shè)計(jì)能力100萬噸/年，II-1采區(qū)設(shè)計(jì)能力40萬噸/年，分區(qū)通風(fēng)，獨(dú)立運(yùn)輸，平硐→溜井開拓。

地表屬第四紀(jì)地質(zhì)構(gòu)造，以風(fēng)化破碎頁(yè)巖為主，波積物厚度164m，地表坡度46°。1400回風(fēng)平巷總長(zhǎng)230m，設(shè)計(jì)凈斷面3.2m*3.2m，三心拱，拱高1.07m，巖層硬度系數(shù)f=2～4。巷道由底部巖層向地表穿層單向掘進(jìn)，順工作面推進(jìn)方向巖層由破碎到軟弱到松散，掘進(jìn)施工方法為鉆爆法。

2 施工步驟及參數(shù)

（1）根據(jù)巷道斷面圖確定巷道毛斷面尺寸3.8m*3.5m，三心拱，拱高1.27m，用12.6號(hào)普通“工字鋼”按毛斷面要求制作鋼拱架和鋼腿，拱的兩端和腿的上端分別焊接12mm厚帶4×Ф20mm園孔150mm×150mm方型鋼板，作為拱部與腿部螺栓聯(lián)接板，腿的下端焊接12mm厚150mm×150mm鋼板作為“鋼腳”，安裝時(shí)拱與腿采用4×Ф18mm螺桿聯(lián)接。

（2）拱架安裝，先用風(fēng)鎬和羊鎬開挖拱架腳窩，腳窩深200mm，斷面300mm×300mm，拱架腳放入腳窩內(nèi)，再將拱和腿用螺栓聯(lián)接牢固，如出現(xiàn)晃動(dòng)需加焊金屬錨樁將拱架穩(wěn)定在幫壁上，再焊接Ф18mm螺紋鋼作為前后拱架橫向聯(lián)接筋，聯(lián)接筋間距為0.9m，拱架內(nèi)側(cè)間距為0.8m。

（3）固定好拱架后，在兩擔(dān)拱架之間用Ф40mm鋼管作鍥挑，采用斜鉆導(dǎo)孔和撞擊法將鍥挑向前上方或幫壁外側(cè)傾斜裝入未開挖的原巖體，形成超前支護(hù)。鍥挑間距一般為300mm，鍥挑長(zhǎng)3.0m，安裝角度12°。同時(shí)在距掌子面20m處采取平行作業(yè)方式對(duì)巷道實(shí)施澆注砼施工。

（4）鉆眼爆破，采用加強(qiáng)松動(dòng)光面爆破，每循環(huán)進(jìn)尺控制在2.0m以內(nèi)，由于巖層破碎松軟，裝藥量需嚴(yán)格控制，半秒第一系列導(dǎo)爆管雷管起爆，反向爆破。藥卷束外加防護(hù)套，爆孔封口，封口深度≥0.7m。爆破后采取抽壓聯(lián)合通風(fēng)，待污風(fēng)排凈，集中人員和設(shè)備快速完成出碴及下一循環(huán)鋼拱架、鍥挑安裝工程。

3 澆注砼支護(hù)工藝及參數(shù)

（1）在鋼架間加焊Ф14mm螺紋鋼加密拱架聯(lián)接，鋼筋網(wǎng)度為400mm×300mm。

（2）架設(shè)拱模內(nèi)胎，內(nèi)胎架設(shè)時(shí)巷道需留出一定的空間，確保礦車進(jìn)出，確保工作面掘進(jìn)施工不受影響。

（3）支模，現(xiàn)場(chǎng)選用金屬模板，兩幫鋼模規(guī)格1.5m×0.5m×0.06m，拱部鋼模規(guī)格1.5m×0.15m×0.06m，鋼模間用螺桿聯(lián)

接。安裝鋼模時(shí)，須將鋼拱架夾在鋼模中間，不得將鋼拱架夾在鋼模端部。

（4）砼澆注順序從下至上，即先澆注兩幫，再?gòu)墓暗膬蓭拖蝽敳繚沧ⅲ詈笤陧敳糠饪凇Ｍ瑫r(shí)按照砼澆注順序，用回柱絞車對(duì)鍥挑進(jìn)行回收再利用，現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)施工中回收再利用率達(dá)87%。

（5）澆注砼技術(shù)參數(shù)、標(biāo)號(hào)及配比：澆注砼厚度300mm，標(biāo)號(hào)為C25，選用32.5水泥，水灰比0.49，石子為40mm粒級(jí)料石，每澆注模板長(zhǎng)度巷道需混凝土5m3。根據(jù)C25砼用料配比計(jì)算，共需原材料：水900kg，32.5水泥1835kg，沙3245kg，石子6020kg，速凝劑65kg。

要求：采用滾筒式攪拌機(jī)井口攪拌，每罐砼攪拌時(shí)間不得低于15min，攪拌好的混凝土存放時(shí)間不得超過20min，連續(xù)澆注。澆注過程中用插入式振動(dòng)棒搗實(shí)砼。澆注工程結(jié)束7天后拆除模板。

4 爆破工藝及參數(shù)

（1）使用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)打眼，鉆爆法掘進(jìn)施工，循環(huán)工作制，日作業(yè)2個(gè)循環(huán)。工作面2臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)工作，單機(jī)有效鑿孔速度≥250mm/min，Ф42mm“十字”合金鉆頭，2.5m長(zhǎng)中空六角形釬桿。

（2）采用2號(hào)巖石乳化炸藥。藥卷直徑Ф32mm，長(zhǎng)度30cm時(shí)，單根藥卷凈重300g;藥卷直徑Ф32mm，長(zhǎng)度20cm時(shí)，單根藥卷凈重200g。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，確定炮孔布置及參數(shù)：炮孔直徑d=42mm，最小抵抗線0.6m～0.9m，炮孔間距0.6m～0.8m。掏槽眼深2.5m，輔助眼深2.3m，周邊眼間距0.6m，底眼間距0.7m，周邊眼孔口距巷道輪廓線相距200mm，炮孔向輪廓線方向傾斜5°～7°，單位炸藥消耗0.65kg/m3，每循環(huán)消耗炸藥16kg。炮孔布置見圖1，裝藥量及起爆順序見表1。

（4）技術(shù)要點(diǎn)

a.光面爆破不偶合系數(shù)，合理的不偶合系數(shù)應(yīng)使炮孔壓力低于巖壁動(dòng)抗壓強(qiáng)度，高于巖壁動(dòng)抗拉強(qiáng)度，通常為1.1～3.0。

b.光面炮眼間距，一般為炮眼直徑的10～20倍，當(dāng)巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育時(shí)取小值。最小抵抗線，光爆層厚度或周邊眼到鄰近輔助眼的距離，一般不小于光爆眼間距。

c.起爆間隔時(shí)間，同時(shí)起爆表面最平整，光爆效果最好，秒差延期起爆表面質(zhì)量最差。同時(shí)起爆時(shí)，炮眼間貫通裂隙較長(zhǎng)，抑制了其它方向裂隙發(fā)育，有利于減少炮眼周圍裂隙的產(chǎn)生，有利于形成平整的光爆面。但同時(shí)起爆時(shí)爆轟波容易疊加，對(duì)巖壁和新澆砼支護(hù)有一定的破壞，實(shí)踐證明，光爆眼采用分組微差爆破，選用微差第二系列導(dǎo)爆管雷管起爆，每組間延期時(shí)間控制在100ms內(nèi)，取得了較好的光爆效果。

d.導(dǎo)爆管雷管裝在孔底、實(shí)行反向爆破、一次成巷，有利于加快掘進(jìn)速度，降低圍巖破壞程度，炸藥能量得到充分利用，減少有毒有害氣體生成量。

e.除空眼外，凡裝有藥卷的炮孔裝藥后必須封口，封口材料選用水炮泥或含沙量約25%的粘土。

5 結(jié)束語(yǔ)

雷波新洋豐礦業(yè)投資有限公司巴姑磷礦II-1采區(qū)1400回風(fēng)平巷，位于巖層破碎松軟地段，采用鍥挑超前支護(hù)掘進(jìn)工藝，成功地治理了因地質(zhì)構(gòu)造帶來的掘進(jìn)施工中巷道頂板和幫壁垮塌嚴(yán)重的重大危險(xiǎn)源，解決了巷道掘進(jìn)施工中安全生產(chǎn)管理上存在的難題，保證了作業(yè)人員的施工安全，提高了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，確保了采區(qū)年度生產(chǎn)任務(wù)的提前完成，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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