破碎松軟巖層地段巷道掘進施工工藝探究

引言
　　雷波新洋豐礦業(yè)投資有限公司巴姑磷礦屬地下開采礦山，地處四川省涼山彝族自治州小涼山中段，康滇地軸東緣。礦區(qū)分為I-1、I-2、II-1、II-2、II-3采區(qū)。II-1采區(qū)1400回風(fēng)平巷位于礦區(qū)北部，由于巖層破碎松軟，巷道成形難度大，工程質(zhì)量低，巷道圍巖穩(wěn)定時間短，工程進度停滯不前，頂幫事故時有發(fā)生，給采區(qū)建設(shè)、生產(chǎn)進度和安全管理造成極大影響。
　　根據(jù)集團公司發(fā)展規(guī)劃和年度采掘計劃，在總結(jié)現(xiàn)場施工經(jīng)驗和借鑒他人成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，探索應(yīng)用了“金屬拱架鍥挑支護掘進施工方案”，取得了較好的施工效果。
　　1 施工條件
　　礦區(qū)地勢總體東南高，北西低，最高海拔標(biāo)高+2530m（依洛阿莫山）、最低海拔（金沙江）標(biāo)高約+409m，相對高差2121m。礦體及頂?shù)装鍢?gòu)造復(fù)雜，破碎帶和地表風(fēng)化裂隙帶發(fā)育，巖石破碎，穩(wěn)固性差。礦體走向南北，西東傾向，傾角由南向北為28°→76°，屬緩傾斜→傾斜→急傾斜薄礦體。
　　礦山設(shè)計能力100萬噸/年，II-1采區(qū)設(shè)計能力40萬噸/年，分區(qū)通風(fēng)，獨立運輸，平硐→溜井開拓。
　　地表屬第四紀(jì)地質(zhì)構(gòu)造，以風(fēng)化破碎頁巖為主，波積物厚度164m，地表坡度46°。1400回風(fēng)平巷總長230m，設(shè)計凈斷面3.2m*3.2m，三心拱，拱高1.07m，巖層硬度系數(shù)f=2～4。巷道由底部巖層向地表穿層單向掘進，順工作面推進方向巖層由破碎到軟弱到松散，掘進施工方法為鉆爆法。
　　2 施工步驟及參數(shù)
　　（1）根據(jù)巷道斷面圖確定巷道毛斷面尺寸3.8m*3.5m，三心拱，拱高1.27m，用12.6號普通“工字鋼”按毛斷面要求制作鋼拱架和鋼腿，拱的兩端和腿的上端分別焊接12mm厚帶4×Ф20mm園孔150mm×150mm方型鋼板，作為拱部與腿部螺栓聯(lián)接板，腿的下端焊接12mm厚150mm×150mm鋼板作為“鋼腳”，安裝時拱與腿采用4×Ф18mm螺桿聯(lián)接。
　　（2）拱架安裝，先用風(fēng)鎬和羊鎬開挖拱架腳窩，腳窩深200mm，斷面300mm×300mm，拱架腳放入腳窩內(nèi)，再將拱和腿用螺栓聯(lián)接牢固，如出現(xiàn)晃動需加焊金屬錨樁將拱架穩(wěn)定在幫壁上，再焊接Ф18mm螺紋鋼作為前后拱架橫向聯(lián)接筋，聯(lián)接筋間距為0.9m，拱架內(nèi)側(cè)間距為0.8m。
　?。?）固定好拱架后，在兩擔(dān)拱架之間用Ф40mm鋼管作鍥挑，采用斜鉆導(dǎo)孔和撞擊法將鍥挑向前上方或幫壁外側(cè)傾斜裝入未開挖的原巖體，形成超前支護。鍥挑間距一般為300mm，鍥挑長3.0m，安裝角度12°。同時在距掌子面20m處采取平行作業(yè)方式對巷道實施澆注砼施工。
　?。?）鉆眼爆破，采用加強松動光面爆破，每循環(huán)進尺控制在2.0m以內(nèi)，由于巖層破碎松軟，裝藥量需嚴(yán)格控制，半秒第一系列導(dǎo)爆管雷管起爆，反向爆破。藥卷束外加防護套，爆孔封口，封口深度≥0.7m。爆破后采取抽壓聯(lián)合通風(fēng)，待污風(fēng)排凈，集中人員和設(shè)備快速完成出碴及下一循環(huán)鋼拱架、鍥挑安裝工程。
　　3 澆注砼支護工藝及參數(shù)
　?。?）在鋼架間加焊Ф14mm螺紋鋼加密拱架聯(lián)接，鋼筋網(wǎng)度為400mm×300mm。
　?。?）架設(shè)拱模內(nèi)胎，內(nèi)胎架設(shè)時巷道需留出一定的空間，確保礦車進出，確保工作面掘進施工不受影響。
　?。?）支模，現(xiàn)場選用金屬模板，兩幫鋼模規(guī)格1.5m×0.5m×0.06m，拱部鋼模規(guī)格1.5m×0.15m×0.06m，鋼模間用螺桿聯(lián) 　　接。安裝鋼模時，須將鋼拱架夾在鋼模中間，不得將鋼拱架夾在鋼模端部。
　?。?）砼澆注順序從下至上，即先澆注兩幫，再從拱的兩幫向頂部澆注，最后在頂部封口。同時按照砼澆注順序，用回柱絞車對鍥挑進行回收再利用，現(xiàn)場掘進施工中回收再利用率達87%。
　?。?）澆注砼技術(shù)參數(shù)、標(biāo)號及配比：澆注砼厚度300mm，標(biāo)號為C25，選用32.5水泥，水灰比0.49，石子為40mm粒級料石，每澆注模板長度巷道需混凝土5m3。根據(jù)C25砼用料配比計算，共需原材料：水900kg，32.5水泥1835kg，沙3245kg，石子6020kg，速凝劑65kg。
　　要求：采用滾筒式攪拌機井口攪拌，每罐砼攪拌時間不得低于15min，攪拌好的混凝土存放時間不得超過20min，連續(xù)澆注。澆注過程中用插入式振動棒搗實砼。澆注工程結(jié)束7天后拆除模板。
　　4 爆破工藝及參數(shù)
　?。?）使用YT-28氣腿式鑿巖機打眼，鉆爆法掘進施工，循環(huán)工作制，日作業(yè)2個循環(huán)。工作面2臺鑿巖機同時工作，單機有效鑿孔速度≥250mm/min，Ф42mm“十字”合金鉆頭，2.5m長中空六角形釬桿。
　　（2）采用2號巖石乳化炸藥。藥卷直徑Ф32mm，長度30cm時，單根藥卷凈重300g;藥卷直徑Ф32mm，長度20cm時，單根藥卷凈重200g。
　?。?）根據(jù)現(xiàn)場實踐，確定炮孔布置及參數(shù)：炮孔直徑d=42mm，最小抵抗線0.6m～0.9m，炮孔間距0.6m～0.8m。掏槽眼深2.5m，輔助眼深2.3m，周邊眼間距0.6m，底眼間距0.7m，周邊眼孔口距巷道輪廓線相距200mm，炮孔向輪廓線方向傾斜5°～7°，單位炸藥消耗0.65kg/m3，每循環(huán)消耗炸藥16kg。炮孔布置見圖1，裝藥量及起爆順序見表1。
　?。?）技術(shù)要點
　　a.光面爆破不偶合系數(shù)，合理的不偶合系數(shù)應(yīng)使炮孔壓力低于巖壁動抗壓強度，高于巖壁動抗拉強度，通常為1.1～3.0。
　　b.光面炮眼間距，一般為炮眼直徑的10～20倍，當(dāng)巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育時取小值。最小抵抗線，光爆層厚度或周邊眼到鄰近輔助眼的距離，一般不小于光爆眼間距。
　　c.起爆間隔時間，同時起爆表面最平整，光爆效果最好，秒差延期起爆表面質(zhì)量最差。同時起爆時，炮眼間貫通裂隙較長，抑制了其它方向裂隙發(fā)育，有利于減少炮眼周圍裂隙的產(chǎn)生，有利于形成平整的光爆面。但同時起爆時爆轟波容易疊加，對巖壁和新澆砼支護有一定的破壞，實踐證明，光爆眼采用分組微差爆破，選用微差第二系列導(dǎo)爆管雷管起爆，每組間延期時間控制在100ms內(nèi)，取得了較好的光爆效果。
　　d.導(dǎo)爆管雷管裝在孔底、實行反向爆破、一次成巷，有利于加快掘進速度，降低圍巖破壞程度，炸藥能量得到充分利用，減少有毒有害氣體生成量。
　　e.除空眼外，凡裝有藥卷的炮孔裝藥后必須封口，封口材料選用水炮泥或含沙量約25%的粘土。
　　5 結(jié)束語
　　雷波新洋豐礦業(yè)投資有限公司巴姑磷礦II-1采區(qū)1400回風(fēng)平巷，位于巖層破碎松軟地段，采用鍥挑超前支護掘進工藝，成功地治理了因地質(zhì)構(gòu)造帶來的掘進施工中巷道頂板和幫壁垮塌嚴(yán)重的重大危險源，解決了巷道掘進施工中安全生產(chǎn)管理上存在的難題，保證了作業(yè)人員的施工安全，提高了工程質(zhì)量和施工進度，確保了采區(qū)年度生產(chǎn)任務(wù)的提前完成，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。