立井中增设马头门施工技术

韩天宇 朱家和 赵天图

湖南涟邵建设工程集团有限责任公司

李家湾锰矿主井落底后在-110m 中段增加一临时措施单马头门，此段矿岩裂隙虽不发育，但层间结合差，易风化。就以吊盘为作业平台，如何利用光面爆破控制超欠挖，如何安全的保证快速施工做出了探索。

工程概况

李家湾锰矿矿区位于贵州省铜仁市松桃苗族自治县南西方向，平距约42km，主井井口标高：+871m，井底标高-250m，井筒深度1121m，井筒净直径5.5m，掘进直径6.1m，支护厚度300mm，井筒已完成-170m 中段措施单马头门、-200m 中段计量硐室及-250m 井底联道。在主井落底并且井筒钢模已经拆除的情况下，应甲方要求在井筒-110m 增设一措施单马头门，方位为274°，长度为11m，直墙三心拱，墙高3353mm～1900mm，拱高1467mm，净宽4400mm，C30 混凝土支护长度5000mm，厚度300mm。

马头门施工方案

马头门是竖井与井底车场重要的连接部位，位置比较重要，李家湾锰矿该段岩石为层状结构，层间结构差且井筒钢模已经拆除，给马头门施工带来相当大的难度，为保证施工安全与进度，决定利用吊盘搭台子做作业平台，采用超前支护，为尽量减小对井壁的破坏，采用预裂爆破的方法。放炮后进行找顶喷浆临时支护，矸子由人工配合耙矸机耙入井筒井底，待马头门掘砌完成后再落盘至井底由中心回转式抓岩机装入吊桶出矸子。

马头门施工方法

施工准备

因主井井筒已完成支护落底并且井筒钢模已经拆除，施工马头门前从井底把吊盘起上来，边起吊盘边拆除风水管路，使上吊盘停在-106.5m 处，风水管路拆到-90m 左右。然后在中吊盘和下吊盘用竹排搭保护层，防止吊盘上的设备被岩石砸坏，上吊盘利用Ф45 钢管与木方子、竹排搭台子做作业平台，如图1，每层吊盘放置两个灭火器。

方向与标高控制

方向：利用全站仪在井口放好方位，然后在封口盘上打眼，放两根钢丝到马头门顶板位置，在已砌筑完成的井壁上对称布置两个临时标桩控制马头门施工方向，（由于精度较差，后期平巷施工前，必须进行陀螺仪定向），利用标桩吊线及井筒中心垂线放线进行马头门开挖，随着马头门开挖掘进的同时，临时标桩向马头门内移动。

标高：从-170m 中段措施单马头门已有的标高点拉钢尺反向引至方位点的临时标桩上，再拉钢尺把马头门的顶板及底板标高做好，画出轮廓线。

马头门爆破

该段为微风化含砾粘土岩，裂隙不发育，层状结构，层间结合较差，新鲜岩石易风化，岩体工程稳定性差并且井筒已经完成支护，为控制超欠挖，减小对井壁冲击破坏决定采用光面爆破。

光面爆破是一种先进的、科学的爆破方法，可使掘出的巷道轮廓光洁，便于采用锚喷支护；围岩裂隙少、稳定性高；超挖量小。同时光面爆破对工程施工具有成本低、工效高、质量好的特点。根据施工图纸的要求，在巷道和地下工程掘进爆破后，形成规整、光滑表面；轮廓线以外的岩石不受扰动或破坏很小，尽可能地保持围岩自身强度。这种人为控制的爆破方法，就叫做光面爆破，简称光爆 。

光面爆破的国家质量标准如下：

（1）眼痕率：硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于50%。

（2）周边不应欠挖，平均线性超挖值应小于150mm。

（3）围岩面不应有明显的炮震裂缝。

只有通过合理选择爆破参数、严格控制装药量、按照顺序起爆及利用岩石抗拉强度远远低于其抗压强度的特性有效地组织爆破应力，才能达到预想的效果。

图1 作业平台实物图

图2 马头门炮眼布置图

马头门每次打眼放炮之前，用已做好的方向点及标高点，利用拉线挂坡度规的方法在工作面画好轮廓线，指引打眼施工。马头门爆破掘进采用2#岩石乳化炸药，药卷直径32mm，长度200mm，单卷重0.2kg，炮眼采用7655 式凿岩钻机打38mm 炮眼，所有预裂眼在轮廓线内50mm 处打眼。掏槽采用8 眼楔形掏槽，长度2700mm，间距400mm，排间距1200mm，角度84°，装6 卷药；拱部周边眼长度2500mm，间距350mm，装4 卷药，墙部周边眼长度2500mm，间距500mm，装4 卷药，间距500mm，空气间隔500mm装药；辅助眼长度2500mm，间距550mm、650mm，装5 卷药；底眼长度2500mm，间距500mm，在距底板50mm 处打眼，下插角度2°，装6 卷药。具体炮眼布置图见图2 及爆破参数表见表1 如下。

表1 爆破参数表

临时支护

马头门掘进后，围岩原生应力遭到破坏，为达到新的应力平衡，必然会产生压力，而埋藏深度越大的岩层，构造应力的量级也越大，喷浆能迅速封闭围岩，减少岩石风化，能有效的支护松散破碎的岩层，确保工作面工人安全。为保证施工质量，喷浆前先用高压水冲洗岩面，确保喷射的混凝土与岩面粘结性好，预埋控制喷射混凝土厚度的标志，确保混凝土喷射厚度。

桁架架设与模板安装

首先把下吊盘落到马头门底板位置，然后由机修工利用角铁把吊盘固定好。桁架均用16#槽钢制作。拉杆采用80mm 圆钢制作。马头门架设6 架桁架。桁架架设：第一架桁架固定在吊盘上，利用中线调中，拉等腰三角使第一边架桁架处于同一平面，然后利用拉杆控制距离把所有的桁架架好，边架桁架边粗调中，用水准仪进行找平，使每架桁架底处在设计标高上，然后进行精细调中，最后用Ф45 钢管加固，如图3。

为保证施工质量，加快施工速度，确保效果美观，马头门与井筒连接部位墙部采用建筑模板，拱部采用2000mm×100mm×50mm的木方子，现场测量制作，马头门内均采用定制的1200mm×200mm×50mm、1200mm×150mm×50mm 的钢模板进行铺设。先进行墙部模板铺设，墙部浇筑完成后再进行拱部模板铺设。

图3 钢管加固图

永久支护

混凝土经输送泵送到井口，用底卸式吊桶下放到吊盘，通过分灰器、溜灰管，分层均匀对称浇灌，配风管加强混凝土流动性，振动棒振捣。

结语

李家湾锰矿主井-110m 中段措施单马头门所处部位岩体工程稳定性较差，利用光面爆破控制了超欠挖，定制的钢模板可以重复使用，从而节约了材料，降低了工程成本；在施工工期上，仅用十天完成掘支，比计划提前5天完成；在施工质量上，马头门拆除模板后，所有断面尺寸符合要求，未发现有麻面、蜂窝，混凝土观感好，与井筒接口比较平整，达到业主要求。通过此次施工，对井下同类型的马头门光面爆破提供了成功的经验和技术支持。