高原地区溜破系统工程立体化快速施工技术

张永科

（湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司，长沙 410000）

1 引言

普朗铜矿位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉市东北部，海拔3 600~4 200 m，是亚洲最大的斑岩铜矿山，也是一座多种有色金属超大型矿床，年采、选矿石量1.250×104t。溜破系统工程是普朗铜矿基建期关键工程，直接关系着整个生产系统的形成。地下溜破系统结构复杂，上下联系紧密，且各部位工程量较大，工作面相对集中，溜破系统如何快速安全施工成为矿山基建期的首要任务。矿山机械设备的广泛使用，为高原地区矿山溜破系统工程的快速安全施工提供了保障。

2 工程概况

普朗铜矿破碎硐室海拔3 600 m，破碎硐室上部与卸载站底部结构、原矿仓相连，下部与破碎机地下室、成品矿仓相连，东西两端与铁板给矿机硐室相交，西北侧与收尘硐室、回风天井联道相交，东侧与配电硐室、大件道、人行联络道相交，各部位间相对集中。破碎硐室设计为直墙圆弧拱断面，硐室长45.9 m，下部掘进宽13.2 m，上部掘进宽15.7 m，掘进高18.25 m，掘进量11 312.3 m3。溜破系统平面及立面布置如图1 和图2所示。开掘后，采用锚网喷和双层钢筋混凝土支护[1]，喷射C25 混凝土，支护厚度100 mm，浇筑C30 混凝土，支护厚度500 mm，混凝土浇筑量1 487.7m3。破碎硐室的工程质量、施工进度对整个溜破系统工程的施工质量和施工进度影响很大。

图1 溜破系统平面布置图

图2 溜破系统立面布置图

3 施工工艺原理及施工工艺流程图

溜破系统立体化施工技术是利用溜破系统工程各部位间的空间布置情况，细化溜破系统各水平矿仓、溜井封闭防护和提绞设施布置，从而实现人员上下、材料提升与立体式作业平台紧密结合的施工技术。新奥法在硐室、矿仓开挖中的应用，很好地解决了溜破系统立体化平行交叉的施工问题。溜破系统工程施工工艺流程如图3 所示。

4 施工过程及主要的施工方法

4.1 各水平巷道及大硐室导硐施工

溜破系统各水平巷道主要有大件道、胶带运输平硐、有轨运输水平的卸载线以及回风天井联络道，各巷道长度不一，关系到各矿仓、溜井、回风天井反井贯通，尽早形成通风系统，对整个溜破系统工程施工至关重要。

普朗铜矿开拓方式为平硐开拓，平巷施工均采用Boomer 281 型全液压单臂硬岩凿岩台车打眼，ZL50E 矿用装载机配自卸式汽车出矸，溜破系统联络道小断面巷采用YT-28 风钻打眼，WDZL-80 小型挖斗装载机装岩，3 t 矿用汽车运输施工。

4.2 矿仓、天溜井反井施工

平巷施工至矿仓、天溜井位置后，采用ZFY1.2/120 型（LM120）反井钻机施工中心天井。原矿仓、成品矿仓直径一般在5 m 以上，段高在30~50 m，中心天井施工完成后再采用吊罐法联合施工。

4.3 大硐室掘砌施工

与溜破系统水平联系紧密的大硐室主要有破碎硐室、铁板给矿机硐室、给料硐室以及3 660 m 有轨运输水平的卸载站硐室，其中，破碎硐室断面面积最大，其与原矿仓、铁板给矿机硐室、除尘硐室联系密切，可考虑统一施工，而破碎机基础及地下室与成品矿仓联系较为紧密。各硐室的布置位置，断面大小、硐室长度不同，其施工方法及工艺各不相同。本文以破碎硐室、卸载站硐室为例说明。

4.3.1 破碎硐室导硐法、分层法施工

破碎硐室开挖断面面积较大、结构复杂，采用导硐法施工。改变常规的上下导硐，先施工1 条辅助斜坡道，作为硐室施工的行人、通风、运输通道，施工至拱部后，采用平导硐+小天井施工相结合的方法（小天井作为后期施工通风、出矸通道）。待硐室上部掘进完成后，为保证施工安全，先采用模板台车分段进行混凝土支护。支护完成后自上而下分层分段进行墙部掘进。因破碎硐室与铁板给矿机硐室、除尘硐室相连，在破碎硐室向下扩刷至铁板给矿机硐室、除尘硐室拱部位置时，应与各辅助硐室同步分层向下扩刷。在向下扩刷过程中及时完成各硐室的锚网喷支护工作，各种吊装锚杆、预埋锚杆应一起施工。

施工条件具备时，宜选用移动式模板台车、混凝土输送泵浇筑混凝土。最后采用整体组合钢模进行下部墙体混凝土支护。

4.3.2 卸矿硐室分层开挖，卸载站底部结构向下掘支

卸载站硐室掘进宽9.7 m，高6.75 m，长44.2 m，采用分层法开挖。喷锚网、拱部长锚索联合支护方式。即先开挖导硐至硐室拱部，导硐高度选取根据导硐满足后续出矸与支护空间要求确定，一般取4 m 左右。硐室拱部扩刷完成后，进行锚杆、锚索支护及时进行起吊梁结构锚杆的施工。拱部施工完成后，向下进行硐室墙部的掘支作业。

卸载站底部结构采用由上至下，从中间向两边，即“层层剥离，台阶施工”的掘进方法。因卸载站底部结构的设计结构特点，其每次掘进断面尺寸不一致，故根据开挖断面，必须采取“多打眼，少装药，局部分次爆破”的措施，加强周边眼的控制，确保开挖成型质量[2]。

4.3.3 原矿仓、成品矿仓扩刷及临时支护

矿仓反井施工完成后，拆除钻机。为防止扩刷崩坏封口盘及其他设备，一般考虑向下扩刷8~10 m 再进行临时封口盘安装。在封口盘上布置措施井架及其他提升设施，形成矿仓提升系统。

矿仓提升系统形成后，即开始矿仓的扩刷、临时支护施工。考虑矿仓后续施工安全，在向下扩刷的过程中，两掘一支，主要采用锚喷或素喷形式临时支护。爆破后作业面的矸石大部分会通过反井溜至下部破碎硐室内，少量部分需要人工清理，再由装载机装入自卸式汽车内运至地表排矸场。

4.3.4 铁板给矿机硐室及放矿机硐室支护

成品矿仓锁口段施工时，要先完成铁板给矿机硐室的支护工作。铁板给矿机硐室支护由下而上分段分层施工，先浇筑基础垫层，然后绑扎钢筋、搭设脚手架施工平台，最后支模浇筑混凝土施工。混凝土采用混凝土运输车、混凝土输送泵浇筑混凝土。

放矿硐室、成品矿仓及破碎机基础扩刷完成后，在成品矿仓锁口处安装封口盘。上下封闭，这样便于放矿硐室、破碎机基础同时进行支护作业。放矿机硐室支护时采用与铁板给矿机硐室同样的施工方法。

在破碎硐室内布置2~3 台混凝土输送泵，各工作面设置单独的输送泵管路。经输送泵管至浇筑工作面。矿仓内的泵管用钢丝绳悬吊固定。

4.3.5 原矿仓、成品矿仓支护

铁板给矿机硐室及原矿仓下溜口，放矿机硐室及成品矿仓下溜口支护完成后，可开始原矿仓、成品矿仓平行支护施工，原矿仓成品矿仓支护量大，特别是矿仓采用耐磨加固衬板加钢筋混凝土支护，支护时利用衬板作为模板。原矿仓及成品矿仓的耐磨衬板安装不再采用常规的井筒满堂架形式，而是在井口附近安装3 台8 t 稳车悬吊双层吊盘进行衬板的安装，既保证了施工人员的安全，又能平行作业，加快了矿仓的施工进度。

4.3.6 卸载站底部结构支护

卸载站底部结构与原矿仓锁口处安装封口盘，上下封闭，原矿仓与卸载站底部结构同时进行支护作业。卸载站底部结构采用C30 钢筋混凝土支护，支护厚度为500 mm，同时设耐磨衬板支护，其结构复杂，钢材量大。根据其设计特点，对卸载站底部结构采取自下而上，分层支护的方案。考虑卸载站底部结构曲轨基础预埋螺栓数目较多，呈多排平行布置，采用PVC管定位作为预埋螺栓孔快速施工，后期曲轨安装完成后，二次灌浆即可，以确保安全施工。再铺设一层木板，防止浇筑时落地料对溜井口封堵，对下阶段施工带来不便，然后进行卸载站底部结构的支护[3]。

5 结语

1）溜破系统立体化快速施工利用溜破系统工程各部位间的空间布置情况，细化各矿仓、溜井封闭防护和提升设施布置，从而实现人员上下、材料提升与施工平台紧密结合，很好地解决了溜破系统立体化平行交叉施工的安全问题。

2）在硐室和巷道开挖过程中，特别是除尘硐室、卸载站硐室等大硐室，根据各部位现场揭露的围岩情况分别采取喷射混凝土、锚网喷射等支护形式，简化了施工工艺，缩短了施工工期，降低了施工成本。

3）矿仓及大硐室施工过程中强化临时安全支护措施，依据各部位围岩情况选择合适的临时支护措施，保证施工安全。如破碎硐室拱部采用模板台车整体砌筑，破碎硐室墙部采用大块拼装，模板采用装载机转运；矿仓均采用钢筋混凝土+ 耐磨加固衬板支护，是溜破系统工程支护作业中对一种新方法、新材料的尝试。

4）高原地区溜破系统立体化施工改变了以往常规的施工方法，采用先进的机械设备作业，减少人力作业量，是一种集大硐室、天溜井、矿仓、卸载站掘砌于一体的施工方法，在加快矿山建设，使矿山早投产见效益方面有重大意义。