高原地區溜破系統工程立體化快速施工技術

張永科

（湖南漣邵建設工程（集團）有限責任公司，長沙 410000）

1 引言

普朗銅礦位于云南省迪慶藏族自治州香格里拉市東北部，海拔3 600~4 200 m，是亞洲最大的斑巖銅礦山，也是一座多種有色金屬超大型礦床，年采、選礦石量1.250×104t。溜破系統工程是普朗銅礦基建期關鍵工程，直接關系著整個生產系統的形成。地下溜破系統結構復雜，上下聯系緊密，且各部位工程量較大，工作面相對集中，溜破系統如何快速安全施工成為礦山基建期的首要任務。礦山機械設備的廣泛使用，為高原地區礦山溜破系統工程的快速安全施工提供了保障。

2 工程概況

普朗銅礦破碎硐室海拔3 600 m，破碎硐室上部與卸載站底部結構、原礦倉相連，下部與破碎機地下室、成品礦倉相連，東西兩端與鐵板給礦機硐室相交，西北側與收塵硐室、回風天井聯道相交，東側與配電硐室、大件道、人行聯絡道相交，各部位間相對集中。破碎硐室設計為直墻圓弧拱斷面，硐室長45.9 m，下部掘進寬13.2 m，上部掘進寬15.7 m，掘進高18.25 m，掘進量11 312.3 m3。溜破系統平面及立面布置如圖1 和圖2所示。開掘后，采用錨網噴和雙層鋼筋混凝土支護[1]，噴射C25 混凝土，支護厚度100 mm，澆筑C30 混凝土，支護厚度500 mm，混凝土澆筑量1 487.7m3。破碎硐室的工程質量、施工進度對整個溜破系統工程的施工質量和施工進度影響很大。

圖1 溜破系統平面布置圖

圖2 溜破系統立面布置圖

3 施工工藝原理及施工工藝流程圖

溜破系統立體化施工技術是利用溜破系統工程各部位間的空間布置情況，細化溜破系統各水平礦倉、溜井封閉防護和提絞設施布置，從而實現人員上下、材料提升與立體式作業平臺緊密結合的施工技術。新奧法在硐室、礦倉開挖中的應用，很好地解決了溜破系統立體化平行交叉的施工問題。溜破系統工程施工工藝流程如圖3 所示。

4 施工過程及主要的施工方法

4.1 各水平巷道及大硐室導硐施工

溜破系統各水平巷道主要有大件道、膠帶運輸平硐、有軌運輸水平的卸載線以及回風天井聯絡道，各巷道長度不一，關系到各礦倉、溜井、回風天井反井貫通，盡早形成通風系統，對整個溜破系統工程施工至關重要。

普朗銅礦開拓方式為平硐開拓，平巷施工均采用Boomer 281 型全液壓單臂硬巖鑿巖臺車打眼，ZL50E 礦用裝載機配自卸式汽車出矸，溜破系統聯絡道小斷面巷采用YT-28 風鉆打眼，WDZL-80 小型挖斗裝載機裝巖，3 t 礦用汽車運輸施工。

4.2 礦倉、天溜井反井施工

平巷施工至礦倉、天溜井位置后，采用ZFY1.2/120 型（LM120）反井鉆機施工中心天井。原礦倉、成品礦倉直徑一般在5 m 以上，段高在30~50 m，中心天井施工完成后再采用吊罐法聯合施工。

4.3 大硐室掘砌施工

與溜破系統水平聯系緊密的大硐室主要有破碎硐室、鐵板給礦機硐室、給料硐室以及3 660 m 有軌運輸水平的卸載站硐室，其中，破碎硐室斷面面積最大，其與原礦倉、鐵板給礦機硐室、除塵硐室聯系密切，可考慮統一施工，而破碎機基礎及地下室與成品礦倉聯系較為緊密。各硐室的布置位置，斷面大小、硐室長度不同，其施工方法及工藝各不相同。本文以破碎硐室、卸載站硐室為例說明。

4.3.1 破碎硐室導硐法、分層法施工

破碎硐室開挖斷面面積較大、結構復雜，采用導硐法施工。改變常規的上下導硐，先施工1 條輔助斜坡道，作為硐室施工的行人、通風、運輸通道，施工至拱部后，采用平導硐+小天井施工相結合的方法（小天井作為后期施工通風、出矸通道）。待硐室上部掘進完成后，為保證施工安全，先采用模板臺車分段進行混凝土支護。支護完成后自上而下分層分段進行墻部掘進。因破碎硐室與鐵板給礦機硐室、除塵硐室相連，在破碎硐室向下擴刷至鐵板給礦機硐室、除塵硐室拱部位置時，應與各輔助硐室同步分層向下擴刷。在向下擴刷過程中及時完成各硐室的錨網噴支護工作，各種吊裝錨桿、預埋錨桿應一起施工。

施工條件具備時，宜選用移動式模板臺車、混凝土輸送泵澆筑混凝土。最后采用整體組合鋼模進行下部墻體混凝土支護。

4.3.2 卸礦硐室分層開挖，卸載站底部結構向下掘支

卸載站硐室掘進寬9.7 m，高6.75 m，長44.2 m，采用分層法開挖。噴錨網、拱部長錨索聯合支護方式。即先開挖導硐至硐室拱部，導硐高度選取根據導硐滿足后續出矸與支護空間要求確定，一般取4 m 左右。硐室拱部擴刷完成后，進行錨桿、錨索支護及時進行起吊梁結構錨桿的施工。拱部施工完成后，向下進行硐室墻部的掘支作業。

卸載站底部結構采用由上至下，從中間向兩邊，即“層層剝離，臺階施工”的掘進方法。因卸載站底部結構的設計結構特點，其每次掘進斷面尺寸不一致，故根據開挖斷面，必須采取“多打眼，少裝藥，局部分次爆破”的措施，加強周邊眼的控制，確保開挖成型質量[2]。

4.3.3 原礦倉、成品礦倉擴刷及臨時支護

礦倉反井施工完成后，拆除鉆機。為防止擴刷崩壞封口盤及其他設備，一般考慮向下擴刷8~10 m 再進行臨時封口盤安裝。在封口盤上布置措施井架及其他提升設施，形成礦倉提升系統。

礦倉提升系統形成后，即開始礦倉的擴刷、臨時支護施工。考慮礦倉后續施工安全，在向下擴刷的過程中，兩掘一支，主要采用錨噴或素噴形式臨時支護。爆破后作業面的矸石大部分會通過反井溜至下部破碎硐室內，少量部分需要人工清理，再由裝載機裝入自卸式汽車內運至地表排矸場。

4.3.4 鐵板給礦機硐室及放礦機硐室支護

成品礦倉鎖口段施工時，要先完成鐵板給礦機硐室的支護工作。鐵板給礦機硐室支護由下而上分段分層施工，先澆筑基礎墊層，然后綁扎鋼筋、搭設腳手架施工平臺，最后支模澆筑混凝土施工。混凝土采用混凝土運輸車、混凝土輸送泵澆筑混凝土。

放礦硐室、成品礦倉及破碎機基礎擴刷完成后，在成品礦倉鎖口處安裝封口盤。上下封閉，這樣便于放礦硐室、破碎機基礎同時進行支護作業。放礦機硐室支護時采用與鐵板給礦機硐室同樣的施工方法。

在破碎硐室內布置2~3 臺混凝土輸送泵，各工作面設置單獨的輸送泵管路。經輸送泵管至澆筑工作面。礦倉內的泵管用鋼絲繩懸吊固定。

4.3.5 原礦倉、成品礦倉支護

鐵板給礦機硐室及原礦倉下溜口，放礦機硐室及成品礦倉下溜口支護完成后，可開始原礦倉、成品礦倉平行支護施工，原礦倉成品礦倉支護量大，特別是礦倉采用耐磨加固襯板加鋼筋混凝土支護，支護時利用襯板作為模板。原礦倉及成品礦倉的耐磨襯板安裝不再采用常規的井筒滿堂架形式，而是在井口附近安裝3 臺8 t 穩車懸吊雙層吊盤進行襯板的安裝，既保證了施工人員的安全，又能平行作業，加快了礦倉的施工進度。

4.3.6 卸載站底部結構支護

卸載站底部結構與原礦倉鎖口處安裝封口盤，上下封閉，原礦倉與卸載站底部結構同時進行支護作業。卸載站底部結構采用C30 鋼筋混凝土支護，支護厚度為500 mm，同時設耐磨襯板支護，其結構復雜，鋼材量大。根據其設計特點，對卸載站底部結構采取自下而上，分層支護的方案。考慮卸載站底部結構曲軌基礎預埋螺栓數目較多，呈多排平行布置，采用PVC管定位作為預埋螺栓孔快速施工，后期曲軌安裝完成后，二次灌漿即可，以確保安全施工。再鋪設一層木板，防止澆筑時落地料對溜井口封堵，對下階段施工帶來不便，然后進行卸載站底部結構的支護[3]。

5 結語

1）溜破系統立體化快速施工利用溜破系統工程各部位間的空間布置情況，細化各礦倉、溜井封閉防護和提升設施布置，從而實現人員上下、材料提升與施工平臺緊密結合，很好地解決了溜破系統立體化平行交叉施工的安全問題。

2）在硐室和巷道開挖過程中，特別是除塵硐室、卸載站硐室等大硐室，根據各部位現場揭露的圍巖情況分別采取噴射混凝土、錨網噴射等支護形式，簡化了施工工藝，縮短了施工工期，降低了施工成本。

3）礦倉及大硐室施工過程中強化臨時安全支護措施，依據各部位圍巖情況選擇合適的臨時支護措施，保證施工安全。如破碎硐室拱部采用模板臺車整體砌筑，破碎硐室墻部采用大塊拼裝，模板采用裝載機轉運；礦倉均采用鋼筋混凝土+ 耐磨加固襯板支護，是溜破系統工程支護作業中對一種新方法、新材料的嘗試。

4）高原地區溜破系統立體化施工改變了以往常規的施工方法，采用先進的機械設備作業，減少人力作業量，是一種集大硐室、天溜井、礦倉、卸載站掘砌于一體的施工方法，在加快礦山建設，使礦山早投產見效益方面有重大意義。