丁成偉 張 俊 汪海濤 莊培新

(板石礦業(yè)有限責(zé)任公司，吉林 白山 230000)

0 引言

板石礦業(yè)公司上青礦主要分為兩個采區(qū)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(qū)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(xù)性較好，一般平均水平厚度為30 m，厚度變化較穩(wěn)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(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，巷道圍巖受到褶皺、斷層、層理和節(jié)理的強烈作用，對位于礦區(qū)巖層、巖體的井巷穩(wěn)定性影響較大。

隨著礦山開采深度增加，現(xiàn)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(wěn)固礦段的進路和聯(lián)巷貫通處經(jīng)常發(fā)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(chǎn)能力，也使安全生產(chǎn)條件變差。平巷施工進度受到制約，給礦區(qū)的生產(chǎn)組織工作帶來了前所未有的困難。為此保證巷道按設(shè)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(fēng)井聯(lián)巷內(nèi)通風(fēng)巷道，改善工人的現(xiàn)場作業(yè)條件，保證各開拓工作面沿著設(shè)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(guī)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(lián)絡(luò)巷、切割巷采取平行施工，兩條聯(lián)巷中間川脈采取對向施工，最后使各分段巷道按設(shè)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(shè)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(xiàn)貫通偏差，貫通誤差分為施工作業(yè)面縱向、橫向貫通誤差，如果在貫通測量中發(fā)生貫通偏差，使巷道嚴重偏離開拓設(shè)計要求貫通井巷過寬、過高，將影響開拓巷道質(zhì)量及巷道整體穩(wěn)固性，進而制約了6#礦組整體開拓進度，嚴重影響采區(qū)均衡下降。結(jié)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(dǎo)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(jīng)緯儀導(dǎo)線點位誤差的影響，在滿足《冶金礦山測量規(guī)范》允許限差內(nèi)，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(xué)經(jīng)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(yīng)不大于30°；

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

2)導(dǎo)線邊長丈量及限差要求。所布設(shè)導(dǎo)線長度均控制在50 m內(nèi)，量邊采用經(jīng)過比長鑒定的50 m鋼尺，懸空丈量，讀數(shù)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(yīng)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(jié)果的平均值。

4)控制導(dǎo)線的敷設(shè)。隨著巷道的延伸應(yīng)每施工50 m施測一次導(dǎo)線，每施工100 m復(fù)測一次，根據(jù)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(diào)整施工巷道的中、腰線，以保證井巷按設(shè)計施工。

5)為達到相互檢核的目的，此次外業(yè)測量時使用兩臺不同的儀器，安排兩組人獨立實測導(dǎo)線點，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計算分兩組計算、復(fù)核，最終結(jié)果取兩次平均值。

3 項目現(xiàn)場施工技術(shù)管理

根據(jù)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(jié)理構(gòu)成，并通過對上青礦6#礦組380 m水平聯(lián)巷調(diào)查分析來看，雖然巷道所處的圍巖巖性復(fù)雜多變，應(yīng)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(yīng)力的作用下發(fā)生垮冒現(xiàn)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(yīng)力和拉伸應(yīng)力波的作用下出現(xiàn)張拉裂縫，致使支護層拉裂破壞和節(jié)理裂隙擴大，造成巷道頂板松脫垮冒；2)巷道兩幫在壓剪應(yīng)力的作用下發(fā)生片幫、剝落破壞；3)巷道圍巖內(nèi)部由于裂隙節(jié)理較為發(fā)育，在上步采動影響和內(nèi)部巖體變形作用下，發(fā)生形變壓力迫使支護發(fā)生裂縫?，F(xiàn)準備施工巷道基于上述情況，并結(jié)合井巷施工結(jié)合井巷施工時頂板破碎及施工規(guī)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(yù)計分析，為保證各井巷貫通工程質(zhì)量及保障巷道的穩(wěn)固性將原400 m水平以上巷道施工規(guī)格4.2 m×3.8 m現(xiàn)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(wǎng)噴射砼支護亦遭到破壞(見圖2)，現(xiàn)改為380 m水平施工規(guī)格采準川脈3.8 m×3.8 m，礦體構(gòu)造不穩(wěn)固區(qū)域采準川脈施工規(guī)格將調(diào)整為3.5 m×3 m(見圖3)，井巷施工時嚴格執(zhí)行誤差預(yù)計參數(shù)，并做了井巷貫通測量誤差預(yù)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(shè)支導(dǎo)線實施各井巷貫通測量，此次進行的井下導(dǎo)線測量和高程測量的誤差預(yù)計已滿足施工要求。

圖1 現(xiàn)場圖

圖2 現(xiàn)場圖

圖3 采準川脈

1)貫通相遇點K的誤差預(yù)計：

根據(jù)已有的井下測量資料及參照《冶金礦山測量規(guī)范》，并在誤差預(yù)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(dǎo)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(jīng)計算后確定以下結(jié)果：

圖4 垂線并用圖解

(1)導(dǎo)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(yù)計(取3倍中誤差)：

水平方向誤差預(yù)計：MXK預(yù)=±3×mxk=±3×±42 mm=±126 mm

高程方向誤差預(yù)計:Mh預(yù)=±3×Mh=±3×±40 mm=±120 mm[1]

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

實施380 m水平各井巷貫通提前誤差預(yù)計，指導(dǎo)了各井巷貫通測量施工。現(xiàn)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(guī)格改為3.8 m×3.8 m及3.5 m×3 m后，巷道穩(wěn)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(xiàn)場施工管理

測量指導(dǎo)井巷施工過程中必須嚴格按照設(shè)計圖紙施工，不得擅自調(diào)整設(shè)計，尤其是巷道坡度及巷道設(shè)計尺寸進行嚴格控制，杜絕出現(xiàn)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(guī)整及貫通巷道是否在允許誤差之內(nèi)，直接影響到巷道周圍巖體應(yīng)力的分布，如巷道斷面出現(xiàn)凹凸不平，易引起巷道周圍巖體表面產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使巖體穩(wěn)定性遭到破壞，所以在掘進施工時將井巷貫通預(yù)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(yù)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(guī)整，消除了區(qū)域局部應(yīng)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(yè)人員施工安全。

5 項目完成后達到的技術(shù)水平及主

要技術(shù)經(jīng)濟指標對比分析

此項目主要改變以往工作方法，更加科學(xué)的運用井巷貫通誤差預(yù)計與分析先行準確的保證380 m水平各井巷按照設(shè)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(zhì)量，降低工程支護費用，提高巷道穩(wěn)固性。此項目通過對各分段的施工進度比例的概率統(tǒng)計對比計算經(jīng)濟效益。根據(jù)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(jié)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(tǒng)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(yù)算定額》計算效益：斜巷鋼筋網(wǎng)噴射砼支護58.5 m，墻拱支護厚度100 mm。節(jié)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(jié)語

生產(chǎn)實踐證明：井巷貫通施工管理誤差預(yù)計的技術(shù)措施是可行的，貫通誤差做到了事先預(yù)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(shù)、新工藝的不斷運用，總結(jié)和完善井巷貫通誤差預(yù)計施工技術(shù)，使井巷工程盡可能做到精準施工，把大多數(shù)安全隱患消除在設(shè)計階段和采掘之前，為井下作業(yè)人員創(chuàng)造一個安全的工作環(huán)境，把井巷施工暴露面積降到最低，節(jié)省支護工程投入，礦山井下生產(chǎn)變成本質(zhì)安全型。