加强井巷贯通施工管理实现矿山井下安全开拓

丁成伟 张 俊 汪海涛 庄培新

(板石矿业有限责任公司，吉林 白山 230000)

0 引言

板石矿业公司上青矿主要分为两个采区4#、5#矿组及6#矿组，4#、5#矿组矿体平均厚度为50 m。6#矿组是矿区最大的矿组，分布于上青西沟山坡地段，矿体为似层状，该矿组分北坑、西坑，矿体走向290°，倾向N，倾角82～85°。矿体控制长度1 100 m，向深部延伸连续性较好，一般平均水平厚度为30 m，厚度变化较稳定，但是总体来看，矿体西部稍薄，东部较厚，局部分叉，深部杂石比较多。地质构造较为发育，巷道围岩受到褶皱、断层、层理和节理的强烈作用，对位于矿区岩层、岩体的井巷稳定性影响较大。

随着矿山开采深度增加，现415 m、400 m水平采矿，380 m水平开始掘进，地压活动日渐频繁，岩性不稳固矿段的进路和联巷贯通处经常发生冒落，造成多处井巷及溜井片塌报废，严重影响出矿效率，制约了矿山的生产能力，也使安全生产条件变差。平巷施工进度受到制约，给矿区的生产组织工作带来了前所未有的困难。为此保证巷道按设计要求施工及加强井巷贯通施工管理变得尤为重要。

1 项目实施前状况

为了加快上青矿6#矿组380 m水平井巷开拓的进度，加速施工各溜井、通风井联巷内通风巷道，改善工人的现场作业条件，保证各开拓工作面沿着设计要求的方向施工，使各井巷贯通处的偏差不超过《冶金矿山测量规范》允许的限差要求，满足各开拓井巷贯通的精度。在同一方向上的联络巷、切割巷采取平行施工，两条联巷中间川脉采取对向施工，最后使各分段巷道按设计要求贯通。在整个巷道贯通过程中，首要是各开拓巷道按设计要求掘进，保证满足贯通的精度。但在实际施工中不可避免地存在误差，贯通误差主要来自于井巷施工的控制测量误差、施工误差等，至使各开拓工作面出现贯通偏差，贯通误差分为施工作业面纵向、横向贯通误差，如果在贯通测量中发生贯通偏差，使巷道严重偏离开拓设计要求贯通井巷过宽、过高，将影响开拓巷道质量及巷道整体稳固性，进而制约了6#矿组整体开拓进度，严重影响采区均衡下降。结合井巷贯通施工要求需要，贯通相遇点在水平重要方向上的允许偏差值为0.2 m，高程方向上的允许偏差值为0.2 m。

2 井巷贯通施工测量仪器和方法

高测角精度是比较困难的，所以在此次工作中采用了在导线中加一些高精度的陀螺定向边的方法来建立井下平面控制，它可以在不增加测角工作量并提高测角精度的前提下，显著减小测角误差对于经纬仪导线点位误差的影响，在满足《冶金矿山测量规范》允许限差内，保证了巷道的正确贯通。

1)水平角观测方法及限差要求

(1)观测方法。采用J6级光学经纬仪测角，一次对中，两个测回；

(2)限差要求。测角时半测互差应不大于30°；

(3)观测注意事项。在观测过程中，应时刻注意照准部水准气泡的变化，水准气泡偏离一般应不超过半格，否则应重测，并采取多次测量取平均值。

2)导线边长丈量及限差要求。所布设导线长度均控制在50 m内，量边采用经过比长鉴定的50 m钢尺，悬空丈量，读数四次，估读至mm,长度差不大于2 mm,取四次丈量边长平均值作为最终值。

3)水准测量。采用S3级水准仪施测，往返各测量一次。前后视距离应基本相等，往返测量的允许闭合差为50 mm,最后取两次测量结果的平均值。

4)控制导线的敷设。随着巷道的延伸应每施工50 m施测一次导线，每施工100 m复测一次，根据巷道顶板基准点施工测得坐标和高程，反求巷道顶板下一基准点的方位角和倾角，并及时调整施工巷道的中、腰线，以保证井巷按设计施工。

5)为达到相互检核的目的，此次外业测量时使用两台不同的仪器，安排两组人独立实测导线点，内业数据计算分两组计算、复核，最终结果取两次平均值。

3 项目现场施工技术管理

根据6#矿组400 m水平11#矿组矿块、400 m水平1、2、8、9矿块的的岩性条件及矿体节理构成，并通过对上青矿6#矿组380 m水平联巷调查分析来看，虽然巷道所处的围岩岩性复杂多变，应力状况不同，但归纳起来主要有以下几种破坏方式：1)巷道顶板在拉应力的作用下发生垮冒现象，这在围岩巷道掘进和回采过程中普遍存在，巷道顶板围岩在拉应力和拉伸应力波的作用下出现张拉裂缝，致使支护层拉裂破坏和节理裂隙扩大，造成巷道顶板松脱垮冒；2)巷道两帮在压剪应力的作用下发生片帮、剥落破坏；3)巷道围岩内部由于裂隙节理较为发育，在上步采动影响和内部岩体变形作用下，发生形变压力迫使支护发生裂缝。现准备施工巷道基于上述情况，并结合井巷施工结合井巷施工时顶板破碎及施工规格不标准等情况，对380 m及以下各水平掘进工序进行矿山井巷贯通测量误差预计分析，为保证各井巷贯通工程质量及保障巷道的稳固性将原400 m水平以上巷道施工规格4.2 m×3.8 m现场图(见图1)，以及井巷巷道施工断面成形尺寸过大后采用的钢筋网喷射砼支护亦遭到破坏(见图2)，现改为380 m水平施工规格采准川脉3.8 m×3.8 m，矿体构造不稳固区域采准川脉施工规格将调整为3.5 m×3 m(见图3)，井巷施工时严格执行误差预计参数，并做了井巷贯通测量误差预计和控制测量(平面控制和高程控制)，井巷贯通方案要求贯通相遇点水平重要方向上的允许偏差值为0.2 m，高程方向上的允许偏差值为0.2 m。此次井巷贯通测量是由井下已有起算边敷设支导线实施各井巷贯通测量，此次进行的井下导线测量和高程测量的误差预计已满足施工要求。

图1 现场图

图2 现场图

图3 采准川脉

1)贯通相遇点K的误差预计：

根据已有的井下测量资料及参照《冶金矿山测量规范》，并在误差预计图上绘制出贯通相遇点K,过K点做垂直于贯通巷道的垂线X’轴和巷道方向上的Y’轴，见图4，然后将一级导线上的测点分别向X’轴(水平误差)、Y’轴(高程误差)并用图解法经计算后确定以下结果：

图4 垂线并用图解

(1)导线测量引起K点水平方向的误差mxk为±42 mm；

(2)井下高程测量引起K点的高程误差Mh为±40 mm。

2)贯通点点K的误差预计(取3倍中误差)：

水平方向误差预计：MXK预=±3×mxk=±3×±42 mm=±126 mm

高程方向误差预计:Mh预=±3×Mh=±3×±40 mm=±120 mm[1]

水平方向误差预计(126 mm<0.2 m),高程方向误差预计:(120 mm<0.2 m),说明以上误差预计测量方案符合施工设计要求。

实施380 m水平各井巷贯通提前误差预计，指导了各井巷贯通测量施工。现已贯通的井巷，测定实际偏差都小于以上各中段，井巷施工规格改为3.8 m×3.8 m及3.5 m×3 m后，巷道稳固性也得到保证，极大的降低了井巷掘凿和支护成本的支出。

4 项目现场施工管理

测量指导井巷施工过程中必须严格按照设计图纸施工，不得擅自调整设计，尤其是巷道坡度及巷道设计尺寸进行严格控制，杜绝出现巷道超挖、欠挖及贯通巷道断面对接偏差。井巷巷道施工断面成形尺寸是否规整及贯通巷道是否在允许误差之内，直接影响到巷道周围岩体应力的分布，如巷道断面出现凹凸不平，易引起巷道周围岩体表面产生应力集中现象，使岩体稳定性遭到破坏，所以在掘进施工时将井巷贯通预计误差控制到最低，并在爆破时尽量采用光面爆破，减少因爆破对周围岩体强度的影响。通过井巷贯通误差预计及实施光面爆破，不仅有效的控制了巷道断面的尺寸，极大的避免了巷道超挖、欠挖及贯通巷道断面对接偏差，使爆后巷道周围岩体相对规整，消除了区域局部应力集中，而且控制了爆破对巷道周围岩体的破坏程度，降低了井巷锚喷支护成本，锚喷支护成本，保障了作业人员施工安全。

5 项目完成后达到的技术水平及主

要技术经济指标对比分析

此项目主要改变以往工作方法，更加科学的运用井巷贯通误差预计与分析先行准确的保证380 m水平各井巷按照设计要求进行施工，最大限度降低巷道暴露面积，提高巷道施工质量，降低工程支护费用，提高巷道稳固性。此项目通过对各分段的施工进度比例的概率统计对比计算经济效益。根据6#矿组西端400 m水平及以上各分段采准巷道实施的支护情况，本次项目实施后，在380 m水平极大的减少了需要支护的穿脉，达到节省支护成本的目的。通过对比380 m以上各水平的巷道支护情况统计，380 m水平减少主项巷支护长度约58.5 m。按照《冶金矿山井巷工程预算定额》计算效益：斜巷钢筋网喷射砼支护58.5 m，墙拱支护厚度100 mm。节约支护成本：821.75元/ m(墙)×58.5 m+929.94元/ m(拱)×58.5 m=102 473.9元。

6 结语

生产实践证明：井巷贯通施工管理误差预计的技术措施是可行的，贯通误差做到了事先预防、分情况处理、人性化管理，适合该矿山实际情况，取得了较为明显的效果。随着矿山新技术、新工艺的不断运用，总结和完善井巷贯通误差预计施工技术，使井巷工程尽可能做到精准施工，把大多数安全隐患消除在设计阶段和采掘之前，为井下作业人员创造一个安全的工作环境，把井巷施工暴露面积降到最低，节省支护工程投入，矿山井下生产变成本质安全型。