采矿工程巷道掘进和支护应用解析

张洪磊

中煤第五建设有限公司第三工程处 江苏 徐州 221000

1 工程概况

本区地理上属大兴安岭南西端北西坡，属丘陵区，花敖包特山为本区最高山，海拔高程1103.5m，最低海拔高程960m，相对高差143m左右。矿区地形比较平缓，东部为丘陵区，西部为沟谷区。河谷呈开阔的“︺”字形，区内第四系覆盖较厚，多属残积、残坡积和风积物。西乌珠穆沁旗花敖包特银铅矿地主要承建箕斗主井、1#副井、2#副井，以及相关二、三期巷道、硐室掘砌工程。

2 工程施工技术措施

2.1 箕斗主井

箕斗主井高峰期达到6个掘进队同时施工，其中有4个掘进队承担溜破系统掘砌。主井临时改绞设计为两个3m3箕斗提升，互为配重，箕斗上设简易罐笼，各中段通过一条溜矸井集中到440m中段进行装载，在计量硐室设置转矸仓，安装振动放矿机配溜槽，将矸石溜放到两个箕斗内，各临时转载装置与临时改绞同步安装。掘进工作面采用手持式凿岩机打眼，电磁雷管起爆粉状乳化炸药爆破，由1m3电动侧翻式铲运机装岩，配3m3自卸式胶轮车运输。在溜破系统掘砌结束并下放大件后，改造临时提升系统、安装吊盘，进行井筒装备和井塔施工、绞车安装。

2.2 1#副井

1#副井井筒施工期间，首先将各中段马头门延伸段和措施溜井联巷施工完成。待井筒落底后，在660m中段安排二个队伍，一个队伍施工井底车场及措施溜井等工程，另一个队伍向SJ20竖井方向掘进，与SJ20竖井贯通后，拆除凿井系统，进行井筒装备和井架安装，使该井尽快达到永久提升能力。当井筒装备完成后，将分配50%的提升能力（约4000m3/月）用于提升矿石，另对每个中段安排队伍同时施工，高峰期该井将安排9个施工队。掘进工作面均采用手持式凿岩机打眼，由1m3液压铲运机装岩，配3m3自卸式翻斗车运输至井筒附近的措施溜井，在420m中段措施溜井下口安装振动放矿机，并铺设道轨，由矿车集中装载后，操车机推入永久罐笼，提升至地面，以上各中段均采用无轨运输。

2.3 2#副井

2#副井落底后，即进行临时改绞，临时改绞方式为两个3m3箕斗提升，箕斗上设简易罐笼，采用1.5m3液压铲运机装载，3m3无轨胶轮车运输，在井筒南侧设转载仓和措施溜井，在北侧设临时水仓、泵房、变电所。各临时转载装置与临时改绞同步安装，临时改绞结束后，将与SJ20竖井贯通巷道、措施溜井、车场绕道及排水、供电等措施工程作为主线施工，实现临时排水、供电系统后，施工各中段运输平巷和永久泵房、变电所、水仓等工程，以便尽快形成运输系统及井下永久供电、排水系统；其余工程将随工程进展相继施工，形成多头同时作业的局面，2#副井高峰期安排6个工作面同时作业。各工作面均采用手持式凿岩机打眼，1.5m3液压铲运机装岩，斗容为3m3自卸式矿用环保型胶轮车运载至马头门，在转载仓配振动放矿机将矸石装入箕斗。每次爆破后，液压铲运机开到工作面，与胶轮车配合装载，调头或错车时利用各穿脉开口作为调车硐室，没有穿脉的巷道或直巷距离比较远时，要每隔60m左右设一个调车硐室。

各中段措施溜井形成后，在420m中段两个措施溜井位置各安装一条溜子，一端在措施溜井底口、另一端通向箕斗转矸仓，两条溜子上下布置，均固定在马头门绕道对面巷帮位置，保证车辆及人员安全、方便通行。箕斗转矸仓下口溜矸位置各安装1台振动放矿机，每次箕斗落到底后，通过振动放矿机放矸进入箕斗。

2.4 SJ20竖井

SJ20竖井现由第三单位施工，预计与1#副井同时落底，在井筒落底后，先进行永久装备，尽快达到设计提升能力，在1#副井承担矿石提升情况下，SJ20竖井将作为巷道开拓施工的主要提升井，也需增加措施溜井和相关硐室，在420m中段铺设道轨，集中装载，其余各中段均采用无轨运输。井筒装备完成后，将各中段措施溜井联巷施工作为首要任务，在形成临时运输、变电、排水、通风系统后，对各中段巷道全面展开施工，该井作为巷道的主要开拓井，高峰期将达到10个施工队伍。各施工队均采用手持式凿岩机打眼，由1m3液压铲运机装岩，配3m3翻斗车运输至井底附近的措施溜井，在420m中段措施溜井下口安装振动放矿机，由矿车集中装载后，操车机推入罐笼，提升至地面。

3 施工技术工艺分析及解决方案

根据内蒙古玉龙矿业股份有限公司西乌珠穆沁旗花敖包特银铅矿一、二、三采区基建工程施工图纸，结合我处同类工程的施工经验，经认真分析，认为本工程的施工难点、重点有以下几点，并制定了相应解决方案。

3.1 井下涌水不详，存在隐患

根据地质勘察报告资料，井筒和井下各中段巷道涌水量不详，施工过程中可能存在水患。

采取解决方案：井筒施工前，首先进行探水，在确保无水害再正常掘进，正常掘进过程中，按照“先探后掘”的要求施工。在1#、2#副井井筒落到后，在井底420m中段布置临时泵房及临时水仓，在泵房内安装4台大流量高扬程卧泵（DM85-100×6型）和2台（DC50-80×8型）高扬程卧泵，各中段工作面及巷道内涌水经沉淀后排至井底水窝，在水窝内设2台流量为50m3的电动潜水泵排水至泵房临时水仓内，通过卧泵排水；施工过程中对有疑问的含水层进行探水，如遇涌水，则采用注浆技术治水。

3.2 独头施工，通风降尘困难

井筒落底后，处于独头巷道施工，不利于施工通风，井下作业环境较差。

采取解决方案：采取混合通风方式加强通风。即在各中段内各安装1台FBD9.6-2×30KW风机分别配备1趟Φ600mm玻璃钢风筒向地面压风，同时在各水平马头门内安装FBD6.0-2×15KW局扇配Φ800mm胶质风筒向工作面通风，各水平均形成井筒进风、风筒回风的通风系统。待各中段分别与其他井筒贯通后，则形成1#、2#副井进风，箕斗主井、SJ20竖井回风的通风系统，巷道每间隔50m左右，安装一套风水联动喷雾降尘装置，以降低巷道回风流粉尘浓度。

3.3 巷道断面小、掘支工程量大，巷道内设施多，相互影响大。

各中段巷道掘进断面以6.56m3为主，不利于发挥机械化效率。各中段均采用手持式凿岩机打眼，1.5m3液压铲运机装岩，3m3自卸式胶轮车运输。上中段的矸（矿）石分别通过措施溜井至420m中段转载仓，420m中段的矸石可直接由自卸式胶轮车装入转载仓。各中段工作面均采用无轨运输；在施工中全力推行一次成巷施工技术，合理安排工序、减少相互影响。

4 施工方法

主井落底后进行临时改绞，改绞方式为两个3m3箕斗提升，箕斗上设简易罐笼作为上下人员，在溜破系统掘砌完成且下放大件后，转入井筒装备和井塔施工。1#副井在与SJ20井贯通后即进行永久装备，在每个中段各设一个卸矸通道及一对溜矸（矿）井连通各中段，溜矸（矿）至420m中段转载仓，集中装矿车，最后通过两个永久罐笼提升上井；SJ20井现由第三单位施工，预计与1#副井同时落底，在井筒落底后进行永久装备，该井是一、二采区巷道开拓的主要提升井，将承担大部分巷道开拓量的提升。2#副井在井筒落底后进行临时改绞，改绞方式为两个3m3箕斗提升，箕斗上高简易罐笼作为上下人员，该井在420m中段集中装载，在三采区掘砌任务完成后进行永久装备；

各水平的黄砂、碎石等支护材料（干料）经井筒固定的三路Φ159mm下料管下到井底各中段，再用无轨胶轮车接料运至支护地点。

4.1 封孔材料

采用水炮泥加自制炮泥，自制炮泥主要成分为黄土、砂，封孔长度不小于500mm。

爆破后，采用液压铲运机装矸，无轨胶轮车运输至溜井或井底车场转载点。1#副井、SJ20竖井在420m中段设置转载点，并在溜矸（矿）井底安装振动放矿机，溜井矸石经放矿机装矿车，最后通过罐笼提升上井；箕斗主井在440m中段溜矸井底计量硐室位置设转载仓，以上各中段爆破矸石经铲运机配胶轮车装入溜井后，经转载仓直接装入箕斗，440m中段破碎硐室等工程爆破矸石用铲运机直接装入转载仓； 2#副井在420m中段两条溜矸（矿）井底安装振动放矿机和溜子，工作面爆破矸石经铲运机配自卸式胶轮车运载到溜矸（矿）井后，通过在420m中段安装的振动放矿和溜子直接转入矸石仓，再装箕斗，提升上井。

4.2 硐室工程施工

本次施工范围内的硐室工程较多，正常情况下，掘进后根据围岩稳固情况，先采取素喷或锚网喷临时支护，之后再进行砼砌碹支护；当围岩特别破碎时，应采用锚网喷、锚索或架设钢棚等方法进行加强支护再进行砌碹支护。

由于泵房、变电所、断面较大，为保证施工安全，施工中采用台阶法施工，上台阶超前下台阶3～5米，上台阶掘出后立即进行锚网喷临时支护，临时支护紧跟迎头，浇筑砼时先墙后拱，每次浇筑长度可视围岩情况确定。碹股采用18＃槽钢制作，使用1.5m长建筑钢模板。施工过程中应考虑碹胎、碹板的重复使用，合理确定墙部、拱部浇注段长。

在支护地点附近设搅拌站，各种砼用料经计量后，采用搅拌机搅拌。

4.2 .1砼的拌制与浇注：

（1）材料选择：水泥为P.O42.5普硅水泥，中粗河砂，2～4cm坚硬碎石，水采用洁净水，不含酸、碱及油污。

（2）砼的拌制及输送：砼要严格按配合比搅拌均匀，搅拌机附近悬挂配合比牌板。砼经搅拌机搅拌均匀后人工入模或采用输送泵入模。

（3）砼浇注

砼浇注应分层对称进行，每层厚度不超过300mm；并应连续进行。砼振捣采用风动震动棒，设专人负责，振动棒插入下层砼中50～100mm，每次移动距离350mm,振捣砼表面出浆、无气泡上浮。

（4）浇注砼防水技术措施

1）立模前发现围岩出水点时，应根据出水点涌水量大小，安装导水管，将涌水导入巷道水沟内。

2）浇注砼过程中，发现模板内有积水时，应及时排出。

4.3 交岔点施工

在中等稳定岩层中，正向交岔点应先掘出主巷，并打锚杆进行临时支护，然后回过头再刷帮、挑顶，随即进行永久支护；逆向交岔点采用先由支巷掘至岔口，接着以小断面横向与主巷贯通，并将主巷掘过岔口，随后反过来向主巷方向掘进，进行刷帮挑顶，并紧跟锚喷永久支护在不稳定岩层中应考虑使用导硐法施工交岔点。

由于交岔点断面较大，开挖后围岩应力集中，为防止其受压变形破坏，同时也为了减少日后的维护量，建议各交岔点采用锚网喷等联合支护方式，具体支护参数届时另行编制措施确定。

4.4 巷道支护

巷道支护形式有锚网喷射砼支护、素喷混凝土支护。根据设计及实际揭露情况，确定支护型式。如果属于风化松软围岩，立即初喷砼对岩面进行临时封闭，然后再补喷砼到设计厚度。

（1）地表搅拌站拌制混合料（干料），通过井壁固定的Φ159管路，下放至各水平马头门储料仓，再由无轨胶轮车运至支护工作面。

（2）水泥用强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥，细骨料使用中粗砂、粗骨料用5～10mm石子。为防止管路堵塞和减少回弹，石子要有很好的级配。速凝剂按水泥量的5%掺加，水灰比不超过0.45。施工时根据实际情况，调整配合比和水灰比，达到低回弹、粉尘小、砼强度高的目的。

（3）喷射机具选用ZP-VB新型砼喷射机。

（4）锚杆根据设计选择加工锚杆。采用YT28凿岩机或锚索机钻进锚杆孔。

（5）巷道需挂网地段，初喷砼后，先施工锚杆，再把网片压紧墙面，喷砼封闭网片，最后达到支护厚度。

（6）对砼表面进行不少于14天的喷水养护。

（7）巷道永久支护前应对出水点进行处理。对于集中出水点，可埋设短管导水。对于淋水面积较大的区域，则从裂隙旁边向裂隙深处打眼注浆。

总结：

总之，巷道的掘进和支护关系着采矿工程的整体安全，是采矿工程中的关键内容，为了能保证顺利的采矿，各采矿单位必须要时刻加强对掘进和支护技术的深入研究，并且对生产系统进行优化，优化采场的各项结构参数，生产工艺流程等。注重巷道掘进和支护技术的技术要点，建立合理的检测体制，完善工程安全规范，在具体的施工环节中注意细节的把握，最终力求实现我国的采矿行业在新的时代发展背景下能安全、平稳、高质量发展。