千米深井膨脹巖層中的箕斗裝載硐室快速施工技術(shù)

丘永富，王忠江

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司，新疆哈巴河，836700）

千米深井膨脹巖層中的箕斗裝載硐室快速施工技術(shù)

丘永富，王忠江

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司，新疆哈巴河，836700）

阿舍勒銅礦主井深度1 242 m，箕斗裝載硐室距離井口1 005 m，硐室圍巖為膨脹巖，處于典型的千米深井膨脹巖層環(huán)境，為施工帶來了巨大困難。通過現(xiàn)場評(píng)估與決策，研究分析了箕斗裝載硐室和主井同時(shí)施工方案，探討了輔助系統(tǒng)和勞動(dòng)組織體系，介紹了在三個(gè)階段掘進(jìn)、二個(gè)階段支護(hù)交叉進(jìn)行的五階段分層快速法的施工方案。結(jié)果表明：施工僅用40天順利完成，比原計(jì)劃提高了25%的效率，為公司帶來了顯著經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)技術(shù)積累了此類箕斗裝載硐室施工的經(jīng)驗(yàn)，可在類似礦山上加以推廣。

阿舍勒銅礦；千米深井；膨脹巖層；箕斗裝載硐室；五階段分層快速法

引言

箕斗裝載硐室是實(shí)現(xiàn)井下礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至地面的重要轉(zhuǎn)載硐室，其施工質(zhì)量對(duì)礦石運(yùn)輸效率具有至關(guān)重要的影響，其施工效率的提高能夠提高施工單位的經(jīng)濟(jì)效益[1-5]。以阿舍勒銅礦主井為例，井筒凈直徑φ5.2 m，井口標(biāo)高910 m，井底標(biāo)高－332 m，總深度 1 242 m?；费b載硐室（以下簡稱箕斗硐室）位于井深－94.6 m～－111.35 m處，井筒部分為16.75 m，硐室頂板標(biāo)高－94.6 m，底板標(biāo)高－111.2 m?；讽鲜椅挥诰舱鞣较?，北有裝礦皮帶巷，硐室體積403 m3。支護(hù)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井筒和硐室支護(hù)壁厚均為350 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

查閱資料《哈巴河縣阿舍勒銅礦區(qū)擬建主豎井水文、工程地質(zhì)綜合柱狀圖》（圖1所示為其局部圖）可知，箕斗硐室所在地層為灰色角礫集塊巖，凝灰結(jié)構(gòu)，集塊定向構(gòu)造。巖石主要由火山灰、集塊及少量角礫組成。集塊大小3～30 mm，呈次橢圓狀，次棱角狀，含量為60%，成分為硅化凝灰?guī)r，填隙物為火山灰。巖芯塊度為偏柱狀、碎塊狀，RQD值為30%。巖石遇水膨脹，屬膨脹巖。

圖1 哈巴河縣阿舍勒銅礦區(qū)擬建主豎井水文、工程地質(zhì)綜合柱狀圖（局部）

1 施工方案

箕斗硐室斷面大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又處在膨脹巖中，掘進(jìn)和支護(hù)難度大?；讽鲜遗c井筒的施工順序可選方案有以下三種：

方案一是平行施工。即在施工井筒的同時(shí)施工箕斗硐室。

方案二是順序施工。即待井筒落底后，再施工箕斗硐室。

方案三是混合施工。即在井筒落底后進(jìn)行臨時(shí)改絞，轉(zhuǎn)入二期工程施工，最后在副井永久裝備結(jié)束和主井進(jìn)行永久裝備時(shí)，平行施工箕斗硐室。

箕斗硐室施工方案比較如表1所示。

箕斗硐室千米深井二次改絞技術(shù)難度大，耗費(fèi)時(shí)間長，排除了方案三。由于施工隊(duì)施工力量不強(qiáng)，組織水平低，排除了方案二。

最終確定施工方案為方案一。

2 施工方法

針對(duì)箕斗硐室的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，克服膨脹巖對(duì)硐室支護(hù)的影響，采用五階段分層快速法，即五階段分層掘砌（三個(gè)階段掘進(jìn)，二個(gè)階段支護(hù)）的方法施工。箕斗硐室施工布置如圖2所示。根據(jù)該布置結(jié)構(gòu)，詳述施工的五大步驟。

表1 箕斗硐室施工方案比較表

圖2 箕斗硐室施工布置圖

2.1 掘進(jìn)第一階段（－94.6 m~－100.2 m）施工

施工內(nèi)容包括：-94.6 m～-100.2 m（段高5.6 m）段井筒、箕斗硐室拱部和部分墻體及同期施工的6 m裝礦皮帶道。

首先從井口導(dǎo)入高程和標(biāo)定箕斗硐室位置和掘進(jìn)方向，箕斗硐室拱頂最高點(diǎn)位置和拱部輪廓線，控制硐室斷面規(guī)格，使用人工炮掘的方式進(jìn)行掘進(jìn)，箕斗硐室施工方位角270°。當(dāng)井筒下掘至－100.2 m時(shí)，掘進(jìn)-94.6 m～-100.2 m段。硐室規(guī)格：寬×高×深（井筒中心點(diǎn)起算，下同）=6×5.6×8.4 m3，箕斗硐室頂板標(biāo)高-94.6 m，底板標(biāo)高-111.20 m，全高16.60 m。

箕斗硐室掘進(jìn)完成后，通過井筒中心線和箕斗硐室施工方位角標(biāo)定裝礦皮帶道方位和頂板最高點(diǎn)（-96.5 m）位置。裝礦皮帶道施工方位角360°，頂板標(biāo)高-96.5 m，底板標(biāo)高-100.2 m，掘進(jìn)斷面：5.2×3.7 m2，凈斷面：4.4×3.1 m2，素混凝土支護(hù)350 mm。

皮帶道中心線同箕斗硐室中心線垂直，距離井筒中心線2 615 mm；裝礦皮帶道同箕斗硐室交界左幫小硐室掘進(jìn)：寬×高×深=1.1×2.6×1.3 m3；井筒掘進(jìn)斷面φ6 m。

2.2 掘進(jìn)第二階段（－100.2 m~－104.7 m）施工

井筒和箕斗硐室同時(shí)下掘施工。

箕斗硐室-100.2 m～-102.7 m段：寬×高×深=6×2.5×8.4 m3。

箕斗硐室-102.7 m～-104.7 m段：寬×高×深=6×2×6.6 m3。

井筒和箕斗硐室-102.7 m～-104.7 m段：掘進(jìn)是為第一階段支護(hù)完成后順利下掘創(chuàng)造條件。

井筒掘進(jìn)斷面φ6 m。

2.3 支護(hù)第一階段（－102.7m~－94m）

完成掘進(jìn)第二階段后，進(jìn)行支護(hù)第一階段，支護(hù)順序由下往上：

-102.7 m～-100.2 m段井筒和箕斗硐室同時(shí)支護(hù)，箕斗硐室支護(hù)先墻后拱。井壁澆筑采用基巖段支護(hù)用移動(dòng)鋼模，箕斗硐室采用施工準(zhǔn)備階段加工制作好的鋼支架同50 mm木板組合砌壁。

-100.2 m～-94 m段澆筑前，井筒、箕斗硐室和皮帶道支模要連成一體，箕斗硐室和皮帶道，皮帶道和井筒交岔處澆筑混凝土后棱角光滑平整。皮帶道澆筑4 m。皮帶道和箕斗硐室拱部為平頂，混凝土澆筑要由內(nèi)向外逐步進(jìn)行，以確保拱頂混凝土充分接頂，保證混凝土厚度和質(zhì)量。

單軌吊車梁梁窩位置根據(jù)設(shè)計(jì)位置現(xiàn)場準(zhǔn)確定位，澆筑箕斗硐室墻時(shí)預(yù)留空洞。

2.4 掘進(jìn)第三階段（－104.7m~－113.20m）施工

完成支護(hù)第一階段后，進(jìn)行掘進(jìn)第三階段施工，6.5 m井筒和箕斗硐室6.5 m墻體同時(shí)下掘。

箕斗硐室-104.7 m～-111.20 m段：寬×高×深=6×6.5×6.6 m3。

井筒-111.20 m～-113.20 m段：掘進(jìn)是為第二階段支護(hù)完成后井筒順利下掘創(chuàng)造條件。

井筒掘進(jìn)斷面φ6 m。

2.5 支護(hù)第二階段（－111.20m~－102.7m）

完成掘進(jìn)第三階段后，進(jìn)行支護(hù)第二階段，井筒和箕斗硐室素混凝土由下向上逐段支護(hù)。施工方法同支護(hù)第一階段相同。

箕斗硐室-102.5 m底板澆筑在支護(hù)第二階段末完成。

按照2個(gè)設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)位置和外形尺寸立模，立模前按設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋，留好鋼筋保護(hù)層厚度，設(shè)備基礎(chǔ)外形尺寸：寬×高×長=0.6×1.480×1.160 m3。澆筑完成后，設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)高-110 m（含預(yù)埋鋼板厚度20 mm）。設(shè)備基礎(chǔ)中心點(diǎn)距箕斗硐室中心線1 150 mm，距離主井井筒中心線3 395 mm。

設(shè)備基礎(chǔ)的澆筑和箕斗硐室-111.00 m底板澆筑是在箕斗硐室底板下，井筒（-114.8 m～-111.00 m）井壁澆筑時(shí)完成。

經(jīng)過五個(gè)階段分層施工后，完成井筒和箕斗硐室的掘砌。

3 輔助系統(tǒng)及勞動(dòng)組織

為了施工進(jìn)展順利，必須安排好主設(shè)備所需要的輔助系統(tǒng)，配置好現(xiàn)場工作人員。

輔助系統(tǒng)包括四大系統(tǒng)：一是運(yùn)輸系統(tǒng)：使用井筒提渣系統(tǒng)即可；二是通風(fēng)系統(tǒng)：借助井筒施工風(fēng)機(jī)，風(fēng)筒接至工作面；三是壓風(fēng)系統(tǒng)：使用井筒掘進(jìn)時(shí)的壓氣設(shè)備設(shè)施；四是排水系統(tǒng)：因涌水量小，水文地質(zhì)情況簡單，使用筒施工時(shí)排水系統(tǒng)即可。

勞動(dòng)組織系統(tǒng)非常必要，本工程現(xiàn)場人員配備為：

（1）管理人員3人，技術(shù)負(fù)責(zé)人1人，鉆工10人，負(fù)責(zé)掘進(jìn)、錨網(wǎng)支護(hù)；

（2）噴砼2人，支護(hù)工8人，負(fù)責(zé)井口混凝土攪拌、下料、井壁和箕斗硐室的澆筑；

（3）安全員3人現(xiàn)場跟班檢查指導(dǎo)安全工作；

（4）抓巖機(jī)工1人，負(fù)責(zé)吊桶裝碴；

（5）協(xié)助抓巖機(jī)工2人，維修電、鉗工2人，負(fù)責(zé)設(shè)備動(dòng)態(tài)檢修，確保設(shè)備完好運(yùn)行。

采用連續(xù)工作制。計(jì)劃工期50 d，每天3班，每班8 h。實(shí)際工期40 d。

4 結(jié)語

阿舍勒銅礦主井的箕斗硐室的施工，采用箕斗硐室和井筒同時(shí)進(jìn)行，并使用五階段分層快速施工法。僅用40 d就完成了箕斗硐室的掘砌施工（比原計(jì)劃提前10 d，效率提高25%）。施工組織管理簡單，工藝簡化，井筒出矸與硐室內(nèi)打眼、綁扎鋼筋、立模等工作可平行作業(yè)，效率高、成本低。該方法的成功應(yīng)用，是千米深井膨脹巖層中箕斗硐室施工經(jīng)驗(yàn)的重要積累，可在類似礦山上進(jìn)行推廣。

[1]長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院, 廈門紫金工程設(shè)計(jì)公司. 阿舍勒銅礦400m以下深部礦體開采(6000t/d) 初步設(shè)計(jì)[Z]. 2012.

[2]井巷工程施工手冊(cè)[M]. 北京: 煤炭工業(yè)出版社,1996.

[3]丘永富. 千米豎井通過膨脹性軟巖的施工技術(shù)[J]. 新疆有色金屬, 2014(S2): 59-61.

[4]耿孝輝, 閆振斌, 周永忠, 等. 淺談葛鋪煤礦主井箕斗裝載硐室施工方案[J]. 能源技術(shù)與管理, 2011(3): 136-137.

[5]夏洋. 箕斗卸載硐室下行式安全快速施工技術(shù)[J]. 中國礦山工程, 2016, 45(4): 77-81.

丘永富(1979-)，工程師，采礦工程專業(yè)。主要從事礦山生產(chǎn)與技術(shù)管理。

王忠江(1977-)，工程師，采礦工程專業(yè)。主要從事礦山生產(chǎn)與技術(shù)管理。

A Fast Construction Technology of Skip Loading Chamber under Kilometer Well Depth and Swelling Rock Layer

QIU Yong-fu, WANG Zhong-jiang
(Xinjiang Asele Copper Company Limited, Habahe, Xinjiang,836700, China)

The main well of Asele copper mine has depth of 1 242m, where the skip loading chamber is 1 005 m apart from wellhead and surrounded by swelling rock, making it under a classical environment of kilometer well depth and swelling rock layer, bringing out great difficulties for construction. Through field evaluation and decision, a plan of simultaneous construction on skip loading chamber and main well is adopted. A rapid five-stage stratified method based construction procedure intersecting three drilling stages and two supporting stages is illustrated in detail, and its auxiliary system and labor organization are introduced. Construction is successfully completed only by 40 days, improving the efficiency of 25% compared with the original plan, bringing significant economic benefits for the enterprise. The successful application of this technology is an accumulation of experiences for such constructions on skip loading chamber, which can also be popularized in similar mines.

Asele Copper Mine; Well with Kilometer Depth; Swelling Rock Layer; Skip Loading Chamber; Rapid Five-stage Stratified Method

P633.7

A

2095-8412 (2016) 06-1181-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.034