羅 騁

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

軟弱破碎含水巖石中的斜井支護方法

羅 騁

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

賽什塘銅礦 3250～3200 m中段入風(fēng)斜井下半部分位于含水破碎帶中,斜井施工過程中出現(xiàn)多處大面積高冒頂。針對不同巖層,先后采用超前懸臂鋼板護頂支護和組合鋼拱架整體推入支護法,控制住了巷道頂板冒落,利用斜井履帶式扒渣機出渣,保證了作業(yè)安全,達到了預(yù)期效果。

軟弱破碎含水巖石;超前懸臂鋼板護頂;組合鋼拱架整體推入;斜井履帶式扒渣機;聯(lián)合支護

1 工程概況

賽什塘銅礦 3250～3200 m中段入風(fēng)斜井下半部分位于軟弱含水破碎帶中,掘進時為了趕工期,采取了臨時支護。但斜井施工至 3200 m水平時,大量裂隙水突然涌出,涌水量最高達 80 m3/h,斜井被淹約 80余 m,浸泡近三個月時間,原有臨時支護工程全部破壞,造成多處大面積高冒頂。最初清理出來的巷道顯示,最大冒高 12 m,長約 30 m。由于高冒區(qū)頂板極不穩(wěn)定,發(fā)生多次塌方,斜井多處被冒落矸石堵死,清渣支護難度大,工程進展緩慢。綜合考慮各方面情況,決定利用斜井履帶式扒渣機出渣,采用超前懸臂鋼板護頂支護法和預(yù)先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法等措施。

2 塌方斜井清渣和支護方法

2.1 清渣

斜井冒頂很高,被水浸泡時間較長,圍巖松軟,人工出渣安全性低,工作效率不高。遂采用斜井履帶式扒渣機清渣,既提高了工作效率,又保證了作業(yè)安全。履帶式斜井扒渣機一般采用全液壓驅(qū)動,適用于各種不平底板,整機爬坡能力為斜坡夾角 28°左右,可根據(jù)巷道斷面選取合適尺寸的產(chǎn)品。操作人員不暴露在塌方區(qū)跟前,由扒斗將廢渣耙至皮帶上,再由皮帶將廢渣運輸至機器尾部的礦車里,扒渣效率可達 100～120 m3/h。

2.2 支護方法

(1)超前懸臂鋼板護頂支護法。用鋼軌超前支臂,鋼軌一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方鋪設(shè)拱型鋼板護頂,再在巷道進行支架、回填、砼支護工作。

(2)預(yù)先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法。預(yù)先制作組合鋼拱架,在鋼拱架上敷設(shè)鋼筋網(wǎng),分批獨立推入冒頂區(qū)銜接后,再進行回填、砼支護工作。2種支護方式比較見表1。

表1 2種聯(lián)合支護方法比較

3 施工方法參數(shù)設(shè)計

3.1 超前懸臂鋼板護頂支護法

(1)用鋼軌超前支臂,鋼軌一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方鋪設(shè)拱型鋼板護頂,再在巷道進行支架工作,見圖1。

圖1 超前懸臂鋼板護頂支護示意

(2)支架。鋼拱架材料采用 11#礦用工字鋼,支架間距 500 mm。將支架與超前臂焊死。墻部支架與底拱部支架連接處采用鋼板將正反兩面用螺絲擰死。每組支架分別用橫向工字鋼將支架腰部及底部焊接牢固。在鋼拱架上面敷設(shè)鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)采用Φ6.5 mm的 3#鋼筋制成,其尺寸為 1500 mm×1000 mm,網(wǎng)格尺寸 100 mm ×100 mm,連接處用扎絲扎死。

(3)在鋼拱架內(nèi)側(cè)緊靠工字鋼,用木板做模。取出原來敷設(shè)的鋼板,預(yù)留一定空間,向拱架上部及兩側(cè)澆筑混凝土,用振動棒搗實,回填混凝土厚度為1 m。

(4)在鋼拱架內(nèi)側(cè),再補設(shè)砼支護,以增加支護體的強度。砼支護采用現(xiàn)制 C20混凝土,厚度為250 mm。同時為防止墻根露出巖幫,使上部砼層懸空,要求砌砼層插入巷道地板之下 300 mm。

(5)根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定是否增加反底拱,如底板巖石穩(wěn)固,可以不施工;對于巖石特別破碎的,為防止巷道底板膨脹凸起、產(chǎn)生破壞,要求施工反底拱。反底拱矢高為巷道寬度的 1/3～1/4,反底拱兩側(cè)與巷道邊幫砼體以 45°銜接頂死。在反底拱距內(nèi)側(cè)面 3 cm處鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),如圖2所示。

圖2 反底拱巷道斷面(單位:mm)

3.2 預(yù)先制作組合鋼拱架整體推入高冒區(qū)支護法

鋼拱架材料采用 11#礦用工字鋼,支架間距 500 mm。墻部支架與底拱部支架連接處采用鋼板將正反兩面用螺絲擰死。每一組鋼拱架為 1.5 m長,即4排支架。分別用橫向工字鋼將支架腰部及底部焊死,形成牢固組合,如圖3所示,在鋼拱架外側(cè)全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。

圖3 組合鋼拱架(單位:mm)

將組合鋼拱架整體推至冒頂空間下,擺放平穩(wěn),使支架中心線與巷道中心線重合。其余步驟與方法一相同。

4 裂隙水引流方案

斜井出水的地點位于六中段落平點處,裂隙發(fā)育,含水豐富。為順利將裂隙水導(dǎo)出,在巷道中設(shè)計雙側(cè)水溝,在斜井巷道兩幫,每隔 2 m施工一導(dǎo)水孔,導(dǎo)水孔深 5 m。斜井支護完成后,在其底部巖石穩(wěn)固處施工臨時水倉。裂隙水由導(dǎo)水孔導(dǎo)出,流入斜井水溝,由水溝流進臨時水倉,最后用水泵將臨時水倉積水抽至中段永久水倉打出地表。

5 結(jié) 論

賽什塘銅礦 3250～3200 m入風(fēng)斜井段圍巖破碎,被水浸泡時間長。在實際施工中,針對現(xiàn)場實際情況,采用不同的方式進行支護,取得了預(yù)期效果,保證了作業(yè)安全。但該支護方式造價較高、消耗鋼材較多、工藝復(fù)雜,只有在圍巖條件特別困難時,方可考慮采用。

現(xiàn)場施工時,應(yīng)注意以下幾點:

(1)塌方巷道清渣、支護時,安全人員和相關(guān)負責人需親自在現(xiàn)場指揮作業(yè),不得擅自離開崗位。用強力探照燈,密切關(guān)注頂板及圍巖變化情況,一但發(fā)現(xiàn)問題,全部人員立刻撤至安全地點。

(2)作業(yè)面比較危險,清渣、支護工作要求全部采用經(jīng)驗豐富的作業(yè)人員。

(3)圍巖被水浸泡時間較長,作業(yè)前,須對兩幫的懸石用長撬棍撬落,預(yù)防兩幫滑落傷人。

(4)作業(yè)要求不急不躁、穩(wěn)步進行,若遇塌方嚴重情況,不要急于進入作業(yè),可停止施工若干天,待巷道應(yīng)力釋放、頂板穩(wěn)固后方能恢復(fù)作業(yè)。禁止為趕工期瞎干蠻干。

[1] 王友訓(xùn).軟弱破碎巖石巷道施工技術(shù)[J].建井技術(shù),2003,24(6):11-13.

[2] 于潤滄.采礦工程師手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

2011-03-07)

羅 騁 (1982-),男,湖南桃源人,助理工程師,主要從事采礦技術(shù)及安全評價研究。