千米深井膨胀岩层中的箕斗装载硐室快速施工技术

丘永富，王忠江

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司，新疆哈巴河，836700）

千米深井膨胀岩层中的箕斗装载硐室快速施工技术

丘永富，王忠江

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司，新疆哈巴河，836700）

阿舍勒铜矿主井深度1 242 m，箕斗装载硐室距离井口1 005 m，硐室围岩为膨胀岩，处于典型的千米深井膨胀岩层环境，为施工带来了巨大困难。通过现场评估与决策，研究分析了箕斗装载硐室和主井同时施工方案，探讨了辅助系统和劳动组织体系，介绍了在三个阶段掘进、二个阶段支护交叉进行的五阶段分层快速法的施工方案。结果表明：施工仅用40天顺利完成，比原计划提高了25%的效率，为公司带来了显著经济效益。该项技术积累了此类箕斗装载硐室施工的经验，可在类似矿山上加以推广。

阿舍勒铜矿；千米深井；膨胀岩层；箕斗装载硐室；五阶段分层快速法

引言

箕斗装载硐室是实现井下矿石转运至地面的重要转载硐室，其施工质量对矿石运输效率具有至关重要的影响，其施工效率的提高能够提高施工单位的经济效益[1-5]。以阿舍勒铜矿主井为例，井筒净直径φ5.2 m，井口标高910 m，井底标高－332 m，总深度 1 242 m。箕斗装载硐室（以下简称箕斗硐室）位于井深－94.6 m～－111.35 m处，井筒部分为16.75 m，硐室顶板标高－94.6 m，底板标高－111.2 m。箕斗硐室位于井筒正西方向，北有装矿皮带巷，硐室体积403 m3。支护设计为钢筋混凝土结构，井筒和硐室支护壁厚均为350 mm，混凝土强度等级为C30。

查阅资料《哈巴河县阿舍勒铜矿区拟建主竖井水文、工程地质综合柱状图》（图1所示为其局部图）可知，箕斗硐室所在地层为灰色角砾集块岩，凝灰结构，集块定向构造。岩石主要由火山灰、集块及少量角砾组成。集块大小3～30 mm，呈次椭圆状，次棱角状，含量为60%，成分为硅化凝灰岩，填隙物为火山灰。岩芯块度为偏柱状、碎块状，RQD值为30%。岩石遇水膨胀，属膨胀岩。

图1 哈巴河县阿舍勒铜矿区拟建主竖井水文、工程地质综合柱状图（局部）

1 施工方案

箕斗硐室断面大，结构复杂，又处在膨胀岩中，掘进和支护难度大。箕斗硐室与井筒的施工顺序可选方案有以下三种：

方案一是平行施工。即在施工井筒的同时施工箕斗硐室。

方案二是顺序施工。即待井筒落底后，再施工箕斗硐室。

方案三是混合施工。即在井筒落底后进行临时改绞，转入二期工程施工，最后在副井永久装备结束和主井进行永久装备时，平行施工箕斗硐室。

箕斗硐室施工方案比较如表1所示。

箕斗硐室千米深井二次改绞技术难度大，耗费时间长，排除了方案三。由于施工队施工力量不强，组织水平低，排除了方案二。

最终确定施工方案为方案一。

2 施工方法

针对箕斗硐室的设计特点，克服膨胀岩对硐室支护的影响，采用五阶段分层快速法，即五阶段分层掘砌（三个阶段掘进，二个阶段支护）的方法施工。箕斗硐室施工布置如图2所示。根据该布置结构，详述施工的五大步骤。

表1 箕斗硐室施工方案比较表

图2 箕斗硐室施工布置图

2.1 掘进第一阶段（－94.6 m~－100.2 m）施工

施工内容包括：-94.6 m～-100.2 m（段高5.6 m）段井筒、箕斗硐室拱部和部分墙体及同期施工的6 m装矿皮带道。

首先从井口导入高程和标定箕斗硐室位置和掘进方向，箕斗硐室拱顶最高点位置和拱部轮廓线，控制硐室断面规格，使用人工炮掘的方式进行掘进，箕斗硐室施工方位角270°。当井筒下掘至－100.2 m时，掘进-94.6 m～-100.2 m段。硐室规格：宽×高×深（井筒中心点起算，下同）=6×5.6×8.4 m3，箕斗硐室顶板标高-94.6 m，底板标高-111.20 m，全高16.60 m。

箕斗硐室掘进完成后，通过井筒中心线和箕斗硐室施工方位角标定装矿皮带道方位和顶板最高点（-96.5 m）位置。装矿皮带道施工方位角360°，顶板标高-96.5 m，底板标高-100.2 m，掘进断面：5.2×3.7 m2，净断面：4.4×3.1 m2，素混凝土支护350 mm。

皮带道中心线同箕斗硐室中心线垂直，距离井筒中心线2 615 mm；装矿皮带道同箕斗硐室交界左帮小硐室掘进：宽×高×深=1.1×2.6×1.3 m3；井筒掘进断面φ6 m。

2.2 掘进第二阶段（－100.2 m~－104.7 m）施工

井筒和箕斗硐室同时下掘施工。

箕斗硐室-100.2 m～-102.7 m段：宽×高×深=6×2.5×8.4 m3。

箕斗硐室-102.7 m～-104.7 m段：宽×高×深=6×2×6.6 m3。

井筒和箕斗硐室-102.7 m～-104.7 m段：掘进是为第一阶段支护完成后顺利下掘创造条件。

井筒掘进断面φ6 m。

2.3 支护第一阶段（－102.7m~－94m）

完成掘进第二阶段后，进行支护第一阶段，支护顺序由下往上：

-102.7 m～-100.2 m段井筒和箕斗硐室同时支护，箕斗硐室支护先墙后拱。井壁浇筑采用基岩段支护用移动钢模，箕斗硐室采用施工准备阶段加工制作好的钢支架同50 mm木板组合砌壁。

-100.2 m～-94 m段浇筑前，井筒、箕斗硐室和皮带道支模要连成一体，箕斗硐室和皮带道，皮带道和井筒交岔处浇筑混凝土后棱角光滑平整。皮带道浇筑4 m。皮带道和箕斗硐室拱部为平顶，混凝土浇筑要由内向外逐步进行，以确保拱顶混凝土充分接顶，保证混凝土厚度和质量。

单轨吊车梁梁窝位置根据设计位置现场准确定位，浇筑箕斗硐室墙时预留空洞。

2.4 掘进第三阶段（－104.7m~－113.20m）施工

完成支护第一阶段后，进行掘进第三阶段施工，6.5 m井筒和箕斗硐室6.5 m墙体同时下掘。

箕斗硐室-104.7 m～-111.20 m段：宽×高×深=6×6.5×6.6 m3。

井筒-111.20 m～-113.20 m段：掘进是为第二阶段支护完成后井筒顺利下掘创造条件。

井筒掘进断面φ6 m。

2.5 支护第二阶段（－111.20m~－102.7m）

完成掘进第三阶段后，进行支护第二阶段，井筒和箕斗硐室素混凝土由下向上逐段支护。施工方法同支护第一阶段相同。

箕斗硐室-102.5 m底板浇筑在支护第二阶段末完成。

按照2个设备基础的设计位置和外形尺寸立模，立模前按设计要求绑扎钢筋，留好钢筋保护层厚度，设备基础外形尺寸：宽×高×长=0.6×1.480×1.160 m3。浇筑完成后，设备基础标高-110 m（含预埋钢板厚度20 mm）。设备基础中心点距箕斗硐室中心线1 150 mm，距离主井井筒中心线3 395 mm。

设备基础的浇筑和箕斗硐室-111.00 m底板浇筑是在箕斗硐室底板下，井筒（-114.8 m～-111.00 m）井壁浇筑时完成。

经过五个阶段分层施工后，完成井筒和箕斗硐室的掘砌。

3 辅助系统及劳动组织

为了施工进展顺利，必须安排好主设备所需要的辅助系统，配置好现场工作人员。

辅助系统包括四大系统：一是运输系统：使用井筒提渣系统即可；二是通风系统：借助井筒施工风机，风筒接至工作面；三是压风系统：使用井筒掘进时的压气设备设施；四是排水系统：因涌水量小，水文地质情况简单，使用筒施工时排水系统即可。

劳动组织系统非常必要，本工程现场人员配备为：

（1）管理人员3人，技术负责人1人，钻工10人，负责掘进、锚网支护；

（2）喷砼2人，支护工8人，负责井口混凝土搅拌、下料、井壁和箕斗硐室的浇筑；

（3）安全员3人现场跟班检查指导安全工作；

（4）抓岩机工1人，负责吊桶装碴；

（5）协助抓岩机工2人，维修电、钳工2人，负责设备动态检修，确保设备完好运行。

采用连续工作制。计划工期50 d，每天3班，每班8 h。实际工期40 d。

4 结语

阿舍勒铜矿主井的箕斗硐室的施工，采用箕斗硐室和井筒同时进行，并使用五阶段分层快速施工法。仅用40 d就完成了箕斗硐室的掘砌施工（比原计划提前10 d，效率提高25%）。施工组织管理简单，工艺简化，井筒出矸与硐室内打眼、绑扎钢筋、立模等工作可平行作业，效率高、成本低。该方法的成功应用，是千米深井膨胀岩层中箕斗硐室施工经验的重要积累，可在类似矿山上进行推广。

[1]长沙有色冶金设计研究院, 厦门紫金工程设计公司. 阿舍勒铜矿400m以下深部矿体开采(6000t/d) 初步设计[Z]. 2012.

[2]井巷工程施工手册[M]. 北京: 煤炭工业出版社,1996.

[3]丘永富. 千米竖井通过膨胀性软岩的施工技术[J]. 新疆有色金属, 2014(S2): 59-61.

[4]耿孝辉, 闫振斌, 周永忠, 等. 浅谈葛铺煤矿主井箕斗装载硐室施工方案[J]. 能源技术与管理, 2011(3): 136-137.

[5]夏洋. 箕斗卸载硐室下行式安全快速施工技术[J]. 中国矿山工程, 2016, 45(4): 77-81.

丘永富(1979-)，工程师，采矿工程专业。主要从事矿山生产与技术管理。

王忠江(1977-)，工程师，采矿工程专业。主要从事矿山生产与技术管理。

A Fast Construction Technology of Skip Loading Chamber under Kilometer Well Depth and Swelling Rock Layer

QIU Yong-fu, WANG Zhong-jiang
(Xinjiang Asele Copper Company Limited, Habahe, Xinjiang,836700, China)

The main well of Asele copper mine has depth of 1 242m, where the skip loading chamber is 1 005 m apart from wellhead and surrounded by swelling rock, making it under a classical environment of kilometer well depth and swelling rock layer, bringing out great difficulties for construction. Through field evaluation and decision, a plan of simultaneous construction on skip loading chamber and main well is adopted. A rapid five-stage stratified method based construction procedure intersecting three drilling stages and two supporting stages is illustrated in detail, and its auxiliary system and labor organization are introduced. Construction is successfully completed only by 40 days, improving the efficiency of 25% compared with the original plan, bringing significant economic benefits for the enterprise. The successful application of this technology is an accumulation of experiences for such constructions on skip loading chamber, which can also be popularized in similar mines.

Asele Copper Mine; Well with Kilometer Depth; Swelling Rock Layer; Skip Loading Chamber; Rapid Five-stage Stratified Method

P633.7

A

2095-8412 (2016) 06-1181-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.034