地下大型提升机硐室施工技术

于常先，刘 军，吕英磊

(山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿， 山东 莱州市 261442)

三山岛金矿隶属于山东黄金矿业(莱州)有限公司，地理位置位于山东省莱州市三山岛特别工业区，是国内机械化程度最高、生产规模较大的一座地下开采黄金矿山。矿山从1984年建设至2006年，先后进行三期工程建设，2007年开始进行8000 t/d探建结合工程项目。

三山岛金矿西山矿区-600 m以下为扩建工程，扩建开拓设计采用斜坡道加盲竖井联合开拓。由于盲竖井提升机硐室施工较为复杂，为缩短井建工期，提升机硐室暂不施工，待盲竖井掘砌完毕后，在盲竖井安装的同时，平行施工盲竖井提升机硐室。

1 工程及地质概况

1.1 工程概况

三山岛金矿西山矿区盲竖井永久提升机硐室设计底板标高位于-537 m水平。硐室断面为三心拱形断面，设计净长为17.7 m，净宽13 m，墙高12 m，拱高3 m，支护形式为双层配筋500 mm厚钢筋砼支护。硐室净断面为172.537 m2，掘进断面为189.492 m2，掘进工程量为3543.5 m3，钢筋砼支护量为317.1 m3。

1.2 地质概况

盲竖井永久提升机硐室位于矿体下盘，工程范围内的下盘围岩主要为钾化花岗岩、绢英岩化花岗岩、绢英岩，钾化花岗岩、绢英岩化花岗岩、绢英岩较硬，岩石硬度系数为f=10～11，该区域内发育相互交错的小节理裂隙，造成岩石破碎。水文地质条件简单，有少量裂隙渗透水，局部有滴水现象。

2 施工方案选择及施工方案

大断面平巷施工方法主要有3种：全断面施工法、台阶法和导硐法[1-5]。对采用全断面、台阶法不能施工或者施工相当困难的硐室工程，导硐法一般均能够施工。根据其位置和围岩性质不同，导硐法主要有上导硐施工法、下导硐施工法、两侧导硐施工法及上下导硐联合施工法等方式。

由于盲竖井提升机硐室断面规格为特大型断面，采用全断面及台阶法施工显然不合适。再根据工程所处的地质条件，经过综合比较，选择上下导硐分层施工方案(见图1)。

首先在提升机硐室底板施工下导硐，导硐长度为硐室长度；然后在下导硐两端及中央分别施工垂直天井；之后将3条天井上部相互贯通，形成上导硐。利用上导硐，首先施工出硐室拱部，并及时对拱部进行喷锚网联合支护。硐室拱部施工完毕后，再由上向下分层施工墙部。当整个提升机硐室掘进完毕，最后再从下向上进行分层钢筋砼支护。

3 大型提升机硐室施工工艺

3.1 施工下导硐

如图1所示，沿提升机硐室底板中央偏右施工下导硐1，方位沿硐室中心线方向，导硐断面规格为3 m×3 m，断面形状为三心拱断面。采用ST-2D柴油铲运机铲装爆破废石，废石由坑内卡车运输到采空区或者废石溜井。每次爆破完毕后，根据导硐顶板情况都要进行锚杆或者锚杆加金属网等临时支护。

图1上下导硐分层施工顺序

3.2 施工措施天井

在下导硐的两端和中间部位分别施工措施天井。措施天井为垂直天井，断面规格为2 m×2 m，高度从下部导硐的顶板到上部导硐的顶板。两端的天井作为人行、通风用，中间的天井用于溜放上部岩碴。

3.3 施工上部导硐

以硐室拱基线向下1 m作为上部导硐的底板标高，以硐室纵向中心线作为上部导硐的中心线，施工上部导硐。上部导硐规格为2 m×2 m，长度为硐室全长。

3.4 施工拱部切割槽

切割槽布置在上导硐的中间位置，在硐室中间的溜碴天井处开始施工，方向沿硐室的宽度方向。切割槽底部标高为上导硐底板，顶板标高为设计硐室的毛断面弧形拱顶，随位置的变化而变化。切割槽的宽度为3 m，长度等于硐室宽度。

3.5 施工拱部

拱部开挖施工顺序见图2，拱部施工包括拱部Ⅱ扩帮、拱部Ⅲ压顶、拱部光爆层Ⅳ施工及拱部喷锚网联合支护。

图2 拱部开挖施工顺序

拱部施工顺序从中间切割槽位置向硐室的两端施工。拱部施工首先以上部导硐为自由面，向两侧对拱部Ⅱ进行扩帮，扩帮边界至硐室的光爆层Ⅳ处为止；扩帮每前进4 m，停止扩帮，随后对拱部Ⅲ进行压顶；压顶完毕后，立即对光爆层Ⅳ进行光面爆破。光爆孔间距0.5 m，光爆层厚度0.6 m，光爆孔装药结构为间隔不耦合装药，采用非电毫秒导爆管雷管引爆齐发爆破。

顶板光面爆破完毕后，必须对顶板进行临时支护。临时支护采用喷锚网联合支护，用水冲洗岩面后，先喷射一层30 mm厚的砼，及时封闭围岩，防止围岩风化及松动。初喷完毕后，再进行锚网支护。锚杆采用管缝式锚杆，杆长1.8 m，直径43 mm，长期锚固力为30～40 kN。锚杆支护网度为1 m×1 m。金属网采用直径8 mm铁丝，编织网格为100 mm×l00 mm，每张金属网大小为2 m×2 m。锚网支护完毕后，再喷射一层70 mm厚的砼。拱部掘支作业每4 m作为一个循环，依次直到拱部施工完毕。

3.6 分层施工墙部

墙部共分3层。当提升机硐室拱部全部施工完毕后，从上向下依次进行墙部的开挖与临时支护。

墙部分层1开挖前，首先对墙面实施预裂爆破，预裂爆破孔间距为0.5 m，孔深4 m，线装药密度350 g/m，装药不耦合系数为3。墙面预裂缝形成后，以溜碴天井为自由面，开挖宽3 m，深4 m的切割槽，切割槽的长度与硐室的宽度相同。切割槽形成后，向硐室两端推进施工。为保证硐室的端墙平整，对硐室的端墙进行光面爆破，光面爆破参数与拱部光面爆破参数相同。

墙部分层1开挖完毕后，立即喷射50 mm砼，局部破碎地段再采用锚杆支护；特别破碎地段，采用锚网联合支护。

墙部分层2的开挖和临时支护与墙部分层1的施工工艺相同。

墙部分层3的开挖，不再施工切割槽，而是以下部导硐为自由面，向硐室两侧墙方向施工。临时支护方式和墙部分层1支护方式相同。

3.7 钢筋砼永久支护施工

大型硐室开挖全部结束后，开始进行双层钢筋砼永久支护施工，先墙后拱，分层分段浇筑。

钢筋砼浇筑主要工艺流程为：施工准备→测量放线→绑扎钢筋→安装钢模板→检查→浇筑砼。为加强混凝土的浇筑质量，用于制作混凝土的砂、石子、水泥必须满足设计要求，并严格按照施工配合比进行配制。此外，在砼浇筑过程中，混凝土要对称浇筑，每次浇筑分层厚度不超过300 mm，并用插入式振动棒加强振捣。

4 结 论

三山岛金矿在工程地质条件较复杂的条件下，对盲竖井提升机硐室采用上下导硐分层开挖法施工，采取的主要技术措施包括：

(1) 对硐室顶板采用光面爆破、对墙面采用预裂爆破等控制爆破技术，减少了爆破对围岩的扰动，发挥了围岩的自承能力。

(2) 对已揭露的围岩，及时采取喷锚支护等临时支护措施，改善了围岩的应力状态，提高了围岩强度，确保了工程作业的安全。

(3) 通过施工切割槽，为大规模爆破创造了有利条件，加快了工程施工进度。

通过采取关键施工技术措施，盲竖井提升机硐室计划工期8个月，实际只施工6个月就施工，较计划工期提前了2个月。该结果表明：采用上下导硐分层施工法施工大断面硐室，通过采取控制爆破技术及临时支护措施，在确保安全的条件下，通过先拱后墙、分层施工、先掘后砌的总体施工顺序，能够实现较破碎围岩条件下工程的高效施工[2]。本施工技术在三山岛金矿的成功应用，为其他矿山施工类似工程提供了借鉴，具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]尹宝昌，胡道喜．导硐法在富全矿业主井溜破系统施工中的应用[J]．采矿技术，2011，11(1)：13-14，29．

[2]马 杰．地下大型破碎机硐室施工方法[J]．中国矿山工程，2010，39(5)：27-28．

[3]陈 成．冬瓜山铜矿破碎硐室的施工[J]．采矿技术，2004，4(1)：56-57．

[4]何满潮，景海河，孙晓明．软岩工程力学[M]．北京：科学出版社，2002．

[5]董 伟，崔建井，冯周卫．复杂地质条件下大断面硐室施工技术[J]．煤炭技术，2005，24(7)：81-83．