探索非煤礦山副井馬頭門施工技術改進措施

田 巍，劉新宇

(本溪鋼鐵(集團)礦業有限責任公司，遼寧 本溪 117000)

0 引言

馬頭門是連接豎井與各階段水平巷道的過渡段，因其形似馬頭故而得名，在地下礦山發揮著人員材料及大型設備運輸、風水管路布置等重要作用，相當于礦井的咽喉部位。因其服務范圍廣，服務年限長且斷面設計形式特殊，其施工工藝區別于普通平巷。

歪頭山礦花嶺溝鐵礦副井掘、砌工程施工包含8個中段馬頭門：單側馬頭門為+20、-70、-160、-250 m四個中段；雙側馬頭門為-100、-190、-280、-370 m四個中段。單側馬頭門巷道凈寬6 m，墻高3.6～2.2 m；雙側馬頭門巷道凈寬6 m，凈高5.8～4.1 m，墻高3.8～2.1 m；設計為三心拱斷面，拱高2 m，進車方向馬頭門長度12.5 m，出車方向馬頭門長度9.6 m；馬頭門設計砼厚400 mm，混凝土強度等級為C30。

1 工程概況

歪頭山花嶺溝鐵礦礦區位于歪頭山露天采場的南側，地下開采出的礦石要納入歪頭山運礦系統運至選廠。

由于地表需要保護的設施較多，地表征地困難，礦山采用充填法開采，開采順序為自下而上開采，第一個開采階段為-340～-250 m間礦體，運輸水平設置在-370 m標高。

礦山采用豎井開拓。主、副井及工業場地布置在礦區北側，歪頭山露天采場東南側，原礦山208 m站南側。設一條主井(箕斗井)和一條副井(罐籠井)，主井負責完成150萬t/a礦石和15萬t/a巖石提升任務，礦石和巖石進行混提，采用底卸式單箕斗配平衡錘的提升方式，選用12 m3底卸式箕斗。井筒的上口標高為+187 m，井底標高-478.2 m，井筒凈直徑Ф5.0 m。選用JKM-3.5×6多繩摩擦式提升機，配用交流同步電動機，N=1 500 kW。礦巖在地下設一套破碎系統。副井(罐籠井)擔負新水平準備的8萬t/a的巖石提升任務，還承擔運輸人員、材料等任務。上口標高為+187 m，井底標高-406.5 m，井筒凈直徑Ф6.0 m。采用單罐籠配平衡錘的提升方式，提升機選用JKM-2.8×6(III)E型低速直聯塔式摩擦提升機，礦山總進風量200 m3/s。

2 副井馬頭門施工

2.1 施工條件

依據花嶺溝鐵礦地質資料，基建施工圍巖質量多為中等偏好，以片麻狀花崗巖和條帶狀花崗巖為主。巖體中等完整和較完整但淺部地層巖石質量、巖體完整性及其穩定性相對較差，礦床工程地質條件屬中等類型。

主要含水巖組為第四系松散巖類孔隙含水巖組和基巖裂隙含水巖組，基巖風化裂隙水為弱富水性，構造裂隙水為中等富水性，地下正常涌水量為3 426 m3/d。礦床上部有小河和第四系覆蓋，其水文地質條件屬中等類型。

2.2 施工順序及方法

新建副井首個馬頭門位于-70 m進風水平，該馬頭門凈底板相對標高±0.00 m(井深557 m)，馬頭門位于井筒東西兩側，設計為三心拱斷面，拱高2 m，A側方向馬頭門長度11 m，B側方向馬頭門長度8 m，詳見圖1。

圖1 副井井筒與-70m水平巷道連接處剖面圖

1)井筒掘進自中段馬頭門頂板0.5 m至底板下2.4 m，掘進段高9 m，采用短掘短支的施工方法，同時進行人行繞道掘進。

2)井筒掘進結束后，進行馬頭門掘進。采用先導硐再刷大的施工方法，即先導硐(2.6 m×2.0 m)，再由外向里進行刷大，先刷幫后壓頂，進尺為2.0 m。

3)為減少馬頭門施工縫，掘進結束后采用與井筒一道整體立模澆砼，澆砼順序為自下而上[1]。

2.3 施工工藝

原則上采用短掘短支、一次性永久支護的作業方式，具體可根據井筒圍巖狀況靈活掌握[2-3]。

2.3.1 掘進

1)鑿巖爆破：馬頭門及人行繞道掘進，使用YT-28型風動鑿巖機進行鑿巖，分區鑿眼，直眼掏槽，光面爆破。鉆頭選用Φ38 mm一字型合金釬頭，釬桿選用Φ22 mm中空六角合金釬桿。鉆眼深度2.5 m，掏槽眼深度2.7 m，掏槽方式為一階直眼擠壓掏槽，循環進尺2.2 m。掏槽眼與輔助眼炸藥使用Φ32 mm的乳化炸藥，采用反向耦合連續裝藥。

2)出矸：采用一臺HZ-6B型中心回轉式抓巖機裝巖、一臺JKZ-2.8/11.5及一臺JK-2.5/20型卷揚機提升4.0 m3/3.0 m3矸石吊桶，座鉤式自動翻矸。馬頭門采用電耙出矸。

2.3.2 支護

馬頭門立模采用金屬模板，段高不足部分采用1.5 m木模板；人行繞道立模采用木模板，立模、澆砼自下而上進行，馬頭門施工斷面見圖2。掘進斷面檢查：澆砼作業前，應認真對掘進斷面進行檢查，先班組自檢、再由項目部技術組專職質檢員進行檢查確認，自檢合格后報業主、監理進行復檢，復檢合格后方可進行澆砼作業。

圖2 馬頭門斷面施工圖

支護順序：將井幫附近矸石面找平，同時將井筒中心線放下，然后開始立模，模板校正合格后開始澆筑混凝土。永久支護為現澆混凝土，混凝土強度等級為C30素混凝土。

3 馬頭門進度遲緩原因分析

3.1 掘進

鑿巖工、出矸工熟練作業程度不足，使每個工序時間延長，造成井筒及馬頭門施工信心下降；副井馬頭門施工工藝復雜，工序轉換頻繁，施工難度大；副井馬頭門圍巖不穩定，拱頂存在垮落現象，采取錨網臨時支護，延長了施工工期；副井馬頭門的操作硐室、液壓硐室和兩個安全門硐室，全部由人工出矸石，效率低影響進度；副井馬頭門爆破采用光面爆破，多排布孔方式，爆破效果不佳。出矸采用電耙出矸，出矸效率低。

3.2 支護

副井施工材料準備不充分，馬頭門支護材料采購加工不及時，在上述的工作條件下+20 m馬頭門施工工期為35天。

4 提高進度整改措施

4.1 掘進

施工組織改進：施工隊伍調整組織結構，補充必要的打眼工2人，減少打眼時間；補充出矸工2人，加快清底速度；補充木工1人，提高馬頭門支模板質量。交接班期間，提前讓下一班人員在井口等候，提前準備，交接班不脫節；提前通知爆破公司炸藥進場，同時及時上報爆破時間，有信息變更及時通知業主、監理、爆破公司，保證爆破的流暢性。

施工技術改進：馬頭門掘進期間小型鏟車出矸，提高出矸速度；爆破孔布置結構方式改為楔形布孔提高炮孔利用率。

4.2 支護

澆砼期間，提前通知攪拌站，確保砼提前送達現場，補方時提前通知攪拌站，避免砼澆筑時脫節；馬頭門施工方案由原來支護A側5 m改為一次性掘砌施工，調整施工程序，減少一次模板及拱架拆裝工作；馬頭門施工材料提前準備，后勤保障充足。

通過上述改進措施在施工第二個馬頭門(即-70 m馬頭門)掘砌速度縮短為15天。

5 結語

綜上所述，馬頭門巖性復雜、斷面大、埋深大，需要對施工組織設計及施工方案進行優化，借助機械化裝置，迅速地進行馬頭門及相關硐室施工。副井馬頭門在支護結構復雜的情況下提前20天完成施工，取得了良好的經濟和社會效益。配套的機械化作業是組織快速施工的決定因素。通過優化勞動組織，充分調動職工的積極性。提高了工效，充分發揮了機械化配套設備的潛力，為正規循環作業提供了保障?？茖W的施工組織與管理，是確保優質、快速、安全施工的關鍵。