大断面硐室施工工艺及实践研究

资应祥

摘 要：大断面硐室施工工艺对于金属矿山井建工程施工建设起着重要性的作用，实际施工过程中需对于大断面硐室施工工艺进行深入研究。本文基于具体的工程实践进行大断面硐室施工工艺的研究，以不断提升大断面硐室施工水平。

关键词：大断面；硐室；施工工艺；实践

中图分类号：TD264 文献标识码：A

大断面硐室施工对于矿山井巷工程施工进度及生产效率有着关键性的影响，也是地下矿山施工的难点，特别是对于支护结构的可靠性能要求较高，较大跨度的混凝土砌暄用殖胎也需克服殖胎不易移动等技术难题。目前随着科技的发展，越来越多的大型设备替代人工进入地下矿山，以实现设备机械化及施工安全便捷化，并进一步降低人员劳动强度。传统分层施工法多采用打眼放炮工艺，其劳动效率较低且安全性能差，生产成本也较大，因此需基于工程实践需求对于传统施工工艺加以改进，促进大断面硐室施工技术的创新与发展，提升施工过程的安全性能以及施工效率。

1.工程概况

本工程为某市某铅锌矿竖井卷扬机硐室工程：卷扬机硐室设计净宽14m、净长17m、净高15.1m、切圆拱；双层永久支护，锚网喷外层支护：Φ25mm、3m长钢筋锚杆、Φ6.5mm钢筋网、喷100mmC20混凝土；双层钢筋混凝土内层支护：650mm厚双层钢筋混凝土。掘进断面202.8㎡、总凿岩量3650m?。

2.大断面硐室施工工艺

2.1 掘进施工技术

卷扬机硐室掘进施工技术采用无轨盘旋斜坡道、上下导硐、溜井排渣、分层开挖相结合的施工方法：

（1）无轨盘旋斜坡道施工

该断面硐室斜坡道施工中采用无轨盘旋的施工方法，配置的凿岩机型号为YT-28气腿式凿岩机，掘进方式采用全断面一次掘进的方式，结合光面爆破控制以及临时支护（喷射混凝土）等施工方式完成无轨盘旋斜坡道施工。首先对于硐室掘进边界进行处理，并依据所配置的内燃铲运机设备参数，对于斜坡道断面结构进行合理确定，本工程中断面规格为宽×高=3m×2.8m直墙式1/3三心拱断面，为合理控制斜坡道坡度，于坡道底部增设坡度25%的斜坡，以提升斜坡道起始位置底板，减小斜坡道坡度。斜坡道坡度的计算依据断面硐室内斜坡道平距、掘进高度、拱部开挖高度、以及爬坡高度等，其参数分别为49.4m、14.8m、4.3m、9.8m，并以此得到斜坡道坡度为13°9′21″，并核算内燃式铲运机最大爬坡能力，经计算，其值为14°，满足实际工程及设计需求。斜坡道施工如图1所示。

（2）施工上、下導硐及措施天井

在无轨盘旋斜坡道施工完毕之后，进行上下导硐以及措施天井的施工，斜坡道硐室施工过程中，于边界位置沿中心线进行三心拱巷道断面的施工，巷道断面参数为3m×2.8m，然后沿中心线进行下部导硐的施工，参数：长7m，断面2.4m×2.6m，如图2所示，上下导硐完成施工后，将上下导硐间掘一措施天井实现连通，天井断面参数2m×2m。然后在上下导硐以及措施天井的基础上，于上部采用柴油铲运机（2m3）进行倒渣，在措施天井的连通作用下，通至下部导硐，并经下部导硐位置布置的柴油铲运设备（2m3）以及自卸车完成出渣。

（3）拱部开挖

考虑到该工程中断面硐室的跨度较大，因此对于拱部的开挖工作采用三步法施工，以期尽量减少巷道的裸露部分。首先采用一掘一临支的施工工艺对于上部导硐至端墙边界部位进行刷扩，断面为6.8m×5m，然后采用同样的施工工艺对于右侧及左侧边墙进行刷扩，卷扬机硐室上部刷扩示意图如图3所示。

2.2 大断面硐室支护技术

大断面硐室支护技术采用临时支护辅以永久支护技术实现。设计参数参考设计图纸：采用100mm喷锚网（φ8mm圆钢制作的网度为200mm×200mm的金属网）+长锚索（锚杆为梅花状布置，规格为间距1m、Φ22×3500mm的砂浆锚杆）作临时支护，紧固方式采用蝶形托板以及螺母，用于拱部支护，钢绞线制作的3φ15.2×8000m长锚索采用砂浆全长锚固，锚具为QLM型，锚固剂砂浆强度等级为M25，锚杆与锚索伸出岩面400m，并与硐室配筋牢固绑扎，支护工程中所使用的垫板厚度12mm，断面为200×200mm。

拱部开挖及临时支护完成后，自上而下按层高2.5m进行分层开挖，开挖过程中自由面选为斜坡道，逐步向内掘进，掘至设计边界进行临时支护，临时支护采用100mm喷锚网支护。分层开挖示意图如图4所示。

卷扬硐室掘进并临时支护完毕后，开始进行永久支护。开始施工前需做好准备工作，如图纸会审、施工组织设计、技术交底、原材料及钢筋件、周转材料的购置及加工，保障施工现场的电气及水系统的正常供应，并做好测量放线工作。在永久支护施工过程中，首先对于施工断面进行处理，检查断面是否符合施工要求，然后绑扎钢筋，并浇灌基础砼，在脚手架的基础上，支护立模板，完成后，对于永久支护质量进行检查，检查合格后浇灌混凝土，以此循环施工。

永久支护为双层钢筋混凝土永久支护：钢筋分为主钢筋以及辅助钢筋两大类，主钢筋以及辅助钢筋的规格分别为Φ25@250、Φ18@300，钢筋的实际施工中需先进行端部间距为3m的圆钢锚杆固定架的搭建，以对于钢筋骨架起到固定作用，并在设计要求及施工规范的基础上进行钢筋的绑扎及搭接，混凝土强度为C30，支护厚度为500mm。考虑到钢筋的错开搭接绑扎，对于钢筋立筋进行切段处理，且一次安装钢筋段高设置为3m。脚手架的搭建中，竖向层距设置为900，平面网度设置为600×1050，且立柱同排间距为1m。加固模板、墙部模板以及拱部模板分别为剪力刀撑、P3015、P2015的普钢模板。

混凝土拌制及输送系统包括PLD-800混凝土配料机（1台）、JS500强制式搅拌机（2台）、HBT40C输送泵（1台），模板选用组合钢模板，混凝土强度等级为C30，选用325#普通硅酸盐水泥，砂为中砂，石子选用15mm～40mm的碎石，配合比为水泥∶砂∶石子=1∶1.26∶2.68，水灰比为0.4。混凝土经搅拌机搅拌完毕后，经由输送泵的输送作用至工作面，且于硐室中部设置出料口以及溜灰槽便于混凝土流动的均匀性。在对于混凝土浇筑施工中，按单层2m的结构进行分层浇筑，并用插入式振捣器捣固，振动棒插入混凝土50mm～100mm，振动时间保持在约20s～30s，每次移动400mm左右，且为防留有插孔痕迹，不得触及模板和预埋件。

2.3 施工工艺优点

（1）技术可行性：技术方面可行。由于斜坡道在相对稳固岩层内施工，稳定性好；

（2）安全性：先对拱部进行开挖及永久支护，拱部暴露时间短，安全威胁相对较小。在双层钢筋混凝土顶板的保护下，自上而下开挖墙体部分，分次分层开挖浇筑，安全系数大。

（3）经济性及工期：提高机械化，减少大量人工劳动成本，分层分段掘砌，减少大量暄胎、建筑架子管等投入，具有较好的经济性能。在工期安排方面，采用硐室内盘旋斜坡道搭配机械化施工，提高施工效率，大大缩短施工工期。

结语

井下大断面硐室施工是地下矿山井巷工程施工的难点，特别是对于支护结构的可靠性能要求较高，较大跨度的混凝土砌暄用殖胎也需克服殖胎不易移动等技术难题。因此文章基于具体的工程实践提出大断面硐室施工工艺技术要点，有利于工程施工效率及可靠性的提升。

参考文献

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