软弱破碎含水岩石中的斜井支护方法

罗 骋

(长沙矿山研究院, 湖南长沙 410012)

软弱破碎含水岩石中的斜井支护方法

罗 骋

(长沙矿山研究院, 湖南长沙 410012)

赛什塘铜矿 3250～3200 m中段入风斜井下半部分位于含水破碎带中,斜井施工过程中出现多处大面积高冒顶。针对不同岩层,先后采用超前悬臂钢板护顶支护和组合钢拱架整体推入支护法,控制住了巷道顶板冒落,利用斜井履带式扒渣机出渣,保证了作业安全,达到了预期效果。

软弱破碎含水岩石;超前悬臂钢板护顶;组合钢拱架整体推入;斜井履带式扒渣机;联合支护

1 工程概况

赛什塘铜矿 3250～3200 m中段入风斜井下半部分位于软弱含水破碎带中,掘进时为了赶工期,采取了临时支护。但斜井施工至 3200 m水平时,大量裂隙水突然涌出,涌水量最高达 80 m3/h,斜井被淹约 80余 m,浸泡近三个月时间,原有临时支护工程全部破坏,造成多处大面积高冒顶。最初清理出来的巷道显示,最大冒高 12 m,长约 30 m。由于高冒区顶板极不稳定,发生多次塌方,斜井多处被冒落矸石堵死,清渣支护难度大,工程进展缓慢。综合考虑各方面情况,决定利用斜井履带式扒渣机出渣,采用超前悬臂钢板护顶支护法和预先制作组合钢拱架整体推入高冒区支护法等措施。

2 塌方斜井清渣和支护方法

2.1 清渣

斜井冒顶很高,被水浸泡时间较长,围岩松软,人工出渣安全性低,工作效率不高。遂采用斜井履带式扒渣机清渣,既提高了工作效率,又保证了作业安全。履带式斜井扒渣机一般采用全液压驱动,适用于各种不平底板,整机爬坡能力为斜坡夹角 28°左右,可根据巷道断面选取合适尺寸的产品。操作人员不暴露在塌方区跟前,由扒斗将废渣耙至皮带上,再由皮带将废渣运输至机器尾部的矿车里,扒渣效率可达 100～120 m3/h。

2.2 支护方法

(1)超前悬臂钢板护顶支护法。用钢轨超前支臂,钢轨一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方铺设拱型钢板护顶,再在巷道进行支架、回填、砼支护工作。

(2)预先制作组合钢拱架整体推入高冒区支护法。预先制作组合钢拱架,在钢拱架上敷设钢筋网,分批独立推入冒顶区衔接后,再进行回填、砼支护工作。2种支护方式比较见表1。

表1 2种联合支护方法比较

3 施工方法参数设计

3.1 超前悬臂钢板护顶支护法

(1)用钢轨超前支臂,钢轨一端固定在已有支架上,另一端插入矸石。超前臂放置好之后,在其上方铺设拱型钢板护顶,再在巷道进行支架工作,见图1。

图1 超前悬臂钢板护顶支护示意

(2)支架。钢拱架材料采用 11#矿用工字钢,支架间距 500 mm。将支架与超前臂焊死。墙部支架与底拱部支架连接处采用钢板将正反两面用螺丝拧死。每组支架分别用横向工字钢将支架腰部及底部焊接牢固。在钢拱架上面敷设钢筋网。钢筋网采用Φ6.5 mm的 3#钢筋制成,其尺寸为 1500 mm×1000 mm,网格尺寸 100 mm ×100 mm,连接处用扎丝扎死。

(3)在钢拱架内侧紧靠工字钢,用木板做模。取出原来敷设的钢板,预留一定空间,向拱架上部及两侧浇筑混凝土,用振动棒捣实,回填混凝土厚度为1 m。

(4)在钢拱架内侧,再补设砼支护,以增加支护体的强度。砼支护采用现制 C20混凝土,厚度为250 mm。同时为防止墙根露出岩帮,使上部砼层悬空,要求砌砼层插入巷道地板之下 300 mm。

(5)根据现场实际情况决定是否增加反底拱,如底板岩石稳固,可以不施工;对于岩石特别破碎的,为防止巷道底板膨胀凸起、产生破坏,要求施工反底拱。反底拱矢高为巷道宽度的 1/3～1/4,反底拱两侧与巷道边帮砼体以 45°衔接顶死。在反底拱距内侧面 3 cm处铺设钢筋网,如图2所示。

图2 反底拱巷道断面(单位:mm)

3.2 预先制作组合钢拱架整体推入高冒区支护法

钢拱架材料采用 11#矿用工字钢,支架间距 500 mm。墙部支架与底拱部支架连接处采用钢板将正反两面用螺丝拧死。每一组钢拱架为 1.5 m长,即4排支架。分别用横向工字钢将支架腰部及底部焊死,形成牢固组合,如图3所示,在钢拱架外侧全断面铺设钢筋网。

图3 组合钢拱架(单位:mm)

将组合钢拱架整体推至冒顶空间下,摆放平稳,使支架中心线与巷道中心线重合。其余步骤与方法一相同。

4 裂隙水引流方案

斜井出水的地点位于六中段落平点处,裂隙发育,含水丰富。为顺利将裂隙水导出,在巷道中设计双侧水沟,在斜井巷道两帮,每隔 2 m施工一导水孔,导水孔深 5 m。斜井支护完成后,在其底部岩石稳固处施工临时水仓。裂隙水由导水孔导出,流入斜井水沟,由水沟流进临时水仓,最后用水泵将临时水仓积水抽至中段永久水仓打出地表。

5 结 论

赛什塘铜矿 3250～3200 m入风斜井段围岩破碎,被水浸泡时间长。在实际施工中,针对现场实际情况,采用不同的方式进行支护,取得了预期效果,保证了作业安全。但该支护方式造价较高、消耗钢材较多、工艺复杂,只有在围岩条件特别困难时,方可考虑采用。

现场施工时,应注意以下几点:

(1)塌方巷道清渣、支护时,安全人员和相关负责人需亲自在现场指挥作业,不得擅自离开岗位。用强力探照灯,密切关注顶板及围岩变化情况,一但发现问题,全部人员立刻撤至安全地点。

(2)作业面比较危险,清渣、支护工作要求全部采用经验丰富的作业人员。

(3)围岩被水浸泡时间较长,作业前,须对两帮的悬石用长撬棍撬落,预防两帮滑落伤人。

(4)作业要求不急不躁、稳步进行,若遇塌方严重情况,不要急于进入作业,可停止施工若干天,待巷道应力释放、顶板稳固后方能恢复作业。禁止为赶工期瞎干蛮干。

[1] 王友训.软弱破碎岩石巷道施工技术[J].建井技术,2003,24(6):11-13.

[2] 于润沧.采矿工程师手册[M].北京:冶金工业出版社,2009.

2011-03-07)

罗 骋 (1982-),男,湖南桃源人,助理工程师,主要从事采矿技术及安全评价研究。