穿過冒落坍塌破碎帶的施工方法

吳紹雄，熊朝麟，田吉華

（貴州磷化（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550300）

1 工程概況

貴州開磷施工標段沒租哨磷礦60萬t/年產能接續項目2310主運輸平硐，巷道設計凈斷面4500mm*3700mm三星拱，施工主要機具設備為淺孔鑿巖臺車、大型鏟運機、自卸汽車、改裝噴漿罐車。施工至破碎帶時，圍巖等級劇降，伴隨滲涌水的含磷流沙狀淤泥淌出，原有初期鋼拱架+錨網噴聯合支護（噴厚200mm）方式已經不能滿足現場支護要求，遂迎頭掌子面發生冒落垮塌。當即組織調動搶險人員、設備，堆砌沙袋擋墻封堵冒落垮塌的巷道，提出采取軌道鋼超前支護+鋼拱架+鋼筋混凝土聯合支護的技術方法及工藝流程，安全順利通過冒落坍塌破碎帶，取得了較好的經濟效益和社會效益[1]。

2 支護方式及工藝流程

提出采取軌道鋼超前支護+鋼拱架+鋼筋混凝土聯合支護的技術方法，經論證合理后，立即編制專項施工方案，成立搶險施工組，充分備好所需機具、材料、設備設施等，組織現場搶險施工，主要工藝流程如下：

（1）調動ST-1030鏟運機，人工配合砌筑沙袋擋墻封堵冒落段巷道，避免含磷流沙狀淤泥連續淌出造成大范圍冒落。

（2）對冒落段相鄰鋼拱架+錨網噴支護巷道增加噴漿厚度進行加固。

（3）利用鑿巖臺車沿冒落段巷道兩幫成45°角直接推入一端為錐形的小導管（DN40鋼管、間距50mm～100mm、長度2000mm），以穩固冒落的塌方體[2]。

（4）在相鄰已加固的鋼拱架+錨網噴支護段巷道靠近末端內側增加一榀拱架，以備固定下步推入的軌道鋼末端。

（5）在ST-1030柴油鏟運機鏟斗內焊接加工一固定套筒，利用鏟斗內的套筒套住軌道鋼（自行加工前端為錐形、長度6m，長度可根據冒落段長度和現場情況而定）的后端沿拱頂成5°～7°直接推入至迎頭掌子面，直到推不進為止，軌道鋼間距50mm～150mm。

（6）視現場塌方體穩定情況，清理500mm～1500mm巷道內塌方體，前移沙袋擋墻封堵迎頭面塌方體。

圖1 破碎帶施工斷面圖

（7）插入500mm*300mm*4mm的鋼瓦片，避免塌方體連續淌出。

（8）巷道兩側澆筑600mm*700mm的基礎，基礎底部墊10mm厚鋼板。

（9）觀察確認安全后，在塌方部位后方開始安裝鋼拱架，拱架間距500mm，拱間增加Φ18螺紋鋼作立筋，DN40鋼管焊接連接作橫梁（橫梁間距200mm）。

（10）全斷面鋪設Φ6@150mm*150mm的鋼筋錨網。

（11）底板：先鋪設已焊接倒刺的底板花紋鋼板，再橫向鋪設11#工字鋼且兩端抵緊立柱柱腿，與Φ18、Φ12、Φ8鋼筋綁扎成鋼筋籠連接成片，C30混凝土澆筑≧500mm。

（12）在從基礎開始全斷面支設混凝土鋼模板，模板與鋼支撐架安裝必須牢固，預埋或留設泵管在拱架上部作為混凝土輸送口。

（13）利用二次混凝土輸送泵通過預留管口輸入加強混凝土，先澆筑兩幫后澆筑拱頂，與小導管、鋼瓦片、軌道鋼棚、錨網、拱架形成整體護拱混凝土層（C25混凝土澆筑厚度≧800mm），并轉入下一施工循環[3]。

3 優點分析

（1）采用鑿巖臺車將小導管直接推入穩定性極差的松散巖體內，解決了人工鉆孔施工小導管因卡鉆、塌孔以及鉆孔長度有限等原因造成的難以解決的巷道坍塌問題。

（2）采用改裝鏟斗大型無軌鏟運機向坍塌巖體推入錐形軌道鋼，大大降低了勞動強度和人員風險，提高了效率。

（3）鋼模板可循環利用，減少了破碎帶施工的投資經費。

（4）采用分段模板混凝土支護法（視現場情況按照模板的尺寸進行分段支護，采用二次混凝土輸送泵輸入混凝土澆筑拱頂及兩幫），解決了巷道內大規模坍塌的難題。

（5）采用設備推入小導管及軌道鋼，減少鉆孔工作。

（6）該方法不受冒落量多少的影響，適用范圍廣。

（7）鋼瓦片不僅施工方便，而且可以隔擋淤泥或小顆粒碎石，避免淤泥等連續外淌。

（8）該方法拱頂抗壓強度大，能保證井巷支護的安全性和永久性。

4 缺點分析

（1）采用泵輸送混凝土澆筑，對模板抗壓強度要求極高。

（2）該方法為混凝土一次性澆筑，可能導致空區空氣難以排除造成混凝土填充不密實。

（3）對極破碎且伴大量涌水的地質構造，必須先施工導水管疏排水，會導致工期延長。

5 結語

礦山地質構造的特殊性以及井巷工程的高危險性，對井巷工程施工技術與方法的革新具有一定的推動作用。隨著數字化礦山、無人化礦山的發展以及大型無軌設備的推廣應用，應根據復雜的地質構造，嚴格把控工程的實施要點，提升工程質量，確保礦山行業的可持續發展[4]。