加強井巷貫通施工管理實現礦山井下安全開拓

丁成偉 張 俊 汪海濤 莊培新

(板石礦業有限責任公司，吉林 白山 230000)

0 引言

板石礦業公司上青礦主要分為兩個采區4#、5#礦組及6#礦組，4#、5#礦組礦體平均厚度為50 m。6#礦組是礦區最大的礦組，分布于上青西溝山坡地段，礦體為似層狀，該礦組分北坑、西坑，礦體走向290°，傾向N，傾角82～85°。礦體控制長度1 100 m，向深部延伸連續性較好，一般平均水平厚度為30 m，厚度變化較穩定，但是總體來看，礦體西部稍薄，東部較厚，局部分叉，深部雜石比較多。地質構造較為發育，巷道圍巖受到褶皺、斷層、層理和節理的強烈作用，對位于礦區巖層、巖體的井巷穩定性影響較大。

隨著礦山開采深度增加，現415 m、400 m水平采礦，380 m水平開始掘進，地壓活動日漸頻繁，巖性不穩固礦段的進路和聯巷貫通處經常發生冒落，造成多處井巷及溜井片塌報廢，嚴重影響出礦效率，制約了礦山的生產能力，也使安全生產條件變差。平巷施工進度受到制約，給礦區的生產組織工作帶來了前所未有的困難。為此保證巷道按設計要求施工及加強井巷貫通施工管理變得尤為重要。

1 項目實施前狀況

為了加快上青礦6#礦組380 m水平井巷開拓的進度，加速施工各溜井、通風井聯巷內通風巷道，改善工人的現場作業條件，保證各開拓工作面沿著設計要求的方向施工，使各井巷貫通處的偏差不超過《冶金礦山測量規范》允許的限差要求，滿足各開拓井巷貫通的精度。在同一方向上的聯絡巷、切割巷采取平行施工，兩條聯巷中間川脈采取對向施工，最后使各分段巷道按設計要求貫通。在整個巷道貫通過程中，首要是各開拓巷道按設計要求掘進，保證滿足貫通的精度。但在實際施工中不可避免地存在誤差，貫通誤差主要來自于井巷施工的控制測量誤差、施工誤差等，至使各開拓工作面出現貫通偏差，貫通誤差分為施工作業面縱向、橫向貫通誤差，如果在貫通測量中發生貫通偏差，使巷道嚴重偏離開拓設計要求貫通井巷過寬、過高，將影響開拓巷道質量及巷道整體穩固性，進而制約了6#礦組整體開拓進度，嚴重影響采區均衡下降。結合井巷貫通施工要求需要，貫通相遇點在水平重要方向上的允許偏差值為0.2 m，高程方向上的允許偏差值為0.2 m。

2 井巷貫通施工測量儀器和方法

高測角精度是比較困難的，所以在此次工作中采用了在導線中加一些高精度的陀螺定向邊的方法來建立井下平面控制，它可以在不增加測角工作量并提高測角精度的前提下，顯著減小測角誤差對于經緯儀導線點位誤差的影響，在滿足《冶金礦山測量規范》允許限差內，保證了巷道的正確貫通。

1)水平角觀測方法及限差要求

(1)觀測方法。采用J6級光學經緯儀測角，一次對中，兩個測回；

(2)限差要求。測角時半測互差應不大于30°；

(3)觀測注意事項。在觀測過程中，應時刻注意照準部水準氣泡的變化，水準氣泡偏離一般應不超過半格，否則應重測，并采取多次測量取平均值。

2)導線邊長丈量及限差要求。所布設導線長度均控制在50 m內，量邊采用經過比長鑒定的50 m鋼尺，懸空丈量，讀數四次，估讀至mm,長度差不大于2 mm,取四次丈量邊長平均值作為最終值。

3)水準測量。采用S3級水準儀施測，往返各測量一次。前后視距離應基本相等，往返測量的允許閉合差為50 mm,最后取兩次測量結果的平均值。

4)控制導線的敷設。隨著巷道的延伸應每施工50 m施測一次導線，每施工100 m復測一次，根據巷道頂板基準點施工測得坐標和高程，反求巷道頂板下一基準點的方位角和傾角，并及時調整施工巷道的中、腰線，以保證井巷按設計施工。

5)為達到相互檢核的目的，此次外業測量時使用兩臺不同的儀器，安排兩組人獨立實測導線點，內業數據計算分兩組計算、復核，最終結果取兩次平均值。

3 項目現場施工技術管理

根據6#礦組400 m水平11#礦組礦塊、400 m水平1、2、8、9礦塊的的巖性條件及礦體節理構成，并通過對上青礦6#礦組380 m水平聯巷調查分析來看，雖然巷道所處的圍巖巖性復雜多變，應力狀況不同，但歸納起來主要有以下幾種破壞方式：1)巷道頂板在拉應力的作用下發生垮冒現象，這在圍巖巷道掘進和回采過程中普遍存在，巷道頂板圍巖在拉應力和拉伸應力波的作用下出現張拉裂縫，致使支護層拉裂破壞和節理裂隙擴大，造成巷道頂板松脫垮冒；2)巷道兩幫在壓剪應力的作用下發生片幫、剝落破壞；3)巷道圍巖內部由于裂隙節理較為發育，在上步采動影響和內部巖體變形作用下，發生形變壓力迫使支護發生裂縫。現準備施工巷道基于上述情況，并結合井巷施工結合井巷施工時頂板破碎及施工規格不標準等情況，對380 m及以下各水平掘進工序進行礦山井巷貫通測量誤差預計分析，為保證各井巷貫通工程質量及保障巷道的穩固性將原400 m水平以上巷道施工規格4.2 m×3.8 m現場圖(見圖1)，以及井巷巷道施工斷面成形尺寸過大后采用的鋼筋網噴射砼支護亦遭到破壞(見圖2)，現改為380 m水平施工規格采準川脈3.8 m×3.8 m，礦體構造不穩固區域采準川脈施工規格將調整為3.5 m×3 m(見圖3)，井巷施工時嚴格執行誤差預計參數，并做了井巷貫通測量誤差預計和控制測量(平面控制和高程控制)，井巷貫通方案要求貫通相遇點水平重要方向上的允許偏差值為0.2 m，高程方向上的允許偏差值為0.2 m。此次井巷貫通測量是由井下已有起算邊敷設支導線實施各井巷貫通測量，此次進行的井下導線測量和高程測量的誤差預計已滿足施工要求。

圖1 現場圖

圖2 現場圖

圖3 采準川脈

1)貫通相遇點K的誤差預計：

根據已有的井下測量資料及參照《冶金礦山測量規范》，并在誤差預計圖上繪制出貫通相遇點K,過K點做垂直于貫通巷道的垂線X’軸和巷道方向上的Y’軸，見圖4，然后將一級導線上的測點分別向X’軸(水平誤差)、Y’軸(高程誤差)并用圖解法經計算后確定以下結果：

圖4 垂線并用圖解

(1)導線測量引起K點水平方向的誤差mxk為±42 mm；

(2)井下高程測量引起K點的高程誤差Mh為±40 mm。

2)貫通點點K的誤差預計(取3倍中誤差)：

水平方向誤差預計：MXK預=±3×mxk=±3×±42 mm=±126 mm

高程方向誤差預計:Mh預=±3×Mh=±3×±40 mm=±120 mm[1]

水平方向誤差預計(126 mm<0.2 m),高程方向誤差預計:(120 mm<0.2 m),說明以上誤差預計測量方案符合施工設計要求。

實施380 m水平各井巷貫通提前誤差預計，指導了各井巷貫通測量施工。現已貫通的井巷，測定實際偏差都小于以上各中段，井巷施工規格改為3.8 m×3.8 m及3.5 m×3 m后，巷道穩固性也得到保證，極大的降低了井巷掘鑿和支護成本的支出。

4 項目現場施工管理

測量指導井巷施工過程中必須嚴格按照設計圖紙施工，不得擅自調整設計，尤其是巷道坡度及巷道設計尺寸進行嚴格控制，杜絕出現巷道超挖、欠挖及貫通巷道斷面對接偏差。井巷巷道施工斷面成形尺寸是否規整及貫通巷道是否在允許誤差之內，直接影響到巷道周圍巖體應力的分布，如巷道斷面出現凹凸不平，易引起巷道周圍巖體表面產生應力集中現象，使巖體穩定性遭到破壞，所以在掘進施工時將井巷貫通預計誤差控制到最低，并在爆破時盡量采用光面爆破，減少因爆破對周圍巖體強度的影響。通過井巷貫通誤差預計及實施光面爆破，不僅有效的控制了巷道斷面的尺寸，極大的避免了巷道超挖、欠挖及貫通巷道斷面對接偏差，使爆后巷道周圍巖體相對規整，消除了區域局部應力集中，而且控制了爆破對巷道周圍巖體的破壞程度，降低了井巷錨噴支護成本，錨噴支護成本，保障了作業人員施工安全。

5 項目完成后達到的技術水平及主

要技術經濟指標對比分析

此項目主要改變以往工作方法，更加科學的運用井巷貫通誤差預計與分析先行準確的保證380 m水平各井巷按照設計要求進行施工，最大限度降低巷道暴露面積，提高巷道施工質量，降低工程支護費用，提高巷道穩固性。此項目通過對各分段的施工進度比例的概率統計對比計算經濟效益。根據6#礦組西端400 m水平及以上各分段采準巷道實施的支護情況，本次項目實施后，在380 m水平極大的減少了需要支護的穿脈，達到節省支護成本的目的。通過對比380 m以上各水平的巷道支護情況統計，380 m水平減少主項巷支護長度約58.5 m。按照《冶金礦山井巷工程預算定額》計算效益：斜巷鋼筋網噴射砼支護58.5 m，墻拱支護厚度100 mm。節約支護成本：821.75元/ m(墻)×58.5 m+929.94元/ m(拱)×58.5 m=102 473.9元。

6 結語

生產實踐證明：井巷貫通施工管理誤差預計的技術措施是可行的，貫通誤差做到了事先預防、分情況處理、人性化管理，適合該礦山實際情況，取得了較為明顯的效果。隨著礦山新技術、新工藝的不斷運用，總結和完善井巷貫通誤差預計施工技術，使井巷工程盡可能做到精準施工，把大多數安全隱患消除在設計階段和采掘之前，為井下作業人員創造一個安全的工作環境，把井巷施工暴露面積降到最低，節省支護工程投入，礦山井下生產變成本質安全型。