周油坊铁矿副井冻结法过坚硬表土层施工技术研究

霍鹏飞

（河南煤炭建设集团有限责任公司 安全生产监察处，河南 郑州 450009）

1 工程概况

周油坊铁矿位于安徽省六安市霍邱县西部，副井井筒设计深度为620.0m，设计净直径为6.5m，冻结表土段垂深210.0m，采用钢筋混凝土支护，混凝土标号C30，外壁支护厚度400mm，内壁支护厚度500mm。冻结施工段最大涌水量均小于5m3/h，正常冻结情况下，采用正常的掘砌施工工艺不存在水患威胁［1］。

副井井检孔资料表明：副井所在表土层以黏土、砂质黏土为主，在垂深100m和140m先后揭露两层亚砂土层，垂深210m进入基岩风化带，预测在掘砌施工中将会遇到砾石层、基岩风化带及其他坚硬表土层。实际掘砌施工中，在垂深101m位置揭露一层厚度约3m的亚中砂土层；垂深104m位置揭露一层浅青灰色钙质胶结黏土层，厚度为0.65～1.2m，其下为较松软的亚黏土砂层，该层浅青色黏土层胶结致密，含石英成分及砾石，硬度大。目前，井筒外壁现已施工至垂深104.5m位置，该位置表土层坚硬，用挖掘机和人工风镐难以通过，为此，展开了冻结法过坚硬表土层施工技术研究，以保证施工的顺利进行［2］。

2 施工方案

2.1 正常段施工方案

在正常施工情况下，该矿井筒挖掘采用挖掘机施工，而这种方法在坚硬表土层很难通过且增加施工期，为此采用放松动炮的方法通过坚硬表土层。

2.2 坚硬段施工方案

采用YT-28型凿岩机打眼；钻杆选用直径25mm中空六角钢钻杆，钻杆长度1.0～2.0m；钻头选用φ25mm“一”字合金钻头；

炸药选用岩石型普通硝铵炸药（AYZ-1型），药卷规格为φ25×200mm，每卷重为200g；雷管选用1-5段毫秒延期电雷管，采用并联联线方式；启爆电源采用380V动力电源。

2.2.1 炮眼深度

采用松动爆破法施工过坚硬表土层时，需在施工前探明坚硬土层厚度，具体是在井筒掘进荒径上均匀布置探孔6个。炮眼深度应以6个探孔探明的坚硬表土层厚度为基准进行控制，孔底以小于各段揭露的坚硬表土层厚度0.2m为准，禁止打穿坚硬表土层。当坚硬土层厚度大于1.5m时采用分层打眼分次爆破；坚硬土层厚度小于1.5m时可一次打全深分次爆破［3］。

2.2.2 炮眼布置

掏槽眼：采用二阶楔型掏槽，掏槽眼深可比其他孔眼深0.1m，内圈径为1.2m，均匀布置4个炮眼，中心布置一个空心眼；外圈掏槽眼布置8个，外圈径2.4m，同内圈掏槽眼三花布置。辅助眼：共布置2圈炮眼，第一圈圈径为4.1m，布置15个炮眼；第二圈圈径为5.9m布置22个炮眼。

周边眼：井筒掘进直径为7.4m，炮眼布置圈径为7.2m，共布置57个炮眼。炮眼总数为4+8+15+22+57=106个。炮眼布置如图1所示，爆破参数见表1所示（按照孔深1.5m设计）。

图1 炮眼布置图

3 安全技术措施

为保证松动爆破法安全施工，减少由于震动引起局部突水或冻结管断裂事故，针对爆破施工制定以下安全措施：

3.1 打眼前必须对工作面进行安全检查，及时将井帮上浮矸及模板、吊盘上活矸清理干净，方可进行施工，确保施工安全，严禁冒险作业；打眼前要认真检查风带连接部分是否牢固可靠，以防脱落伤人；打眼时严格按验收员所标定的炮眼位置和角度进行施工，必须实行定机、定眼位、定人的分区打眼制度，每台钻的前方特别是钎子下面不能有人停留，以免断钎伤人。

3.2 打眼前必须施工探孔，探孔的布置不得少于6个孔，孔位布置应沿井筒荒径均匀布置，探孔应记录详细，做好标记；打眼时必须放出井筒掘进轮廓线，看线操作，孔眼深度以探孔为基准严格控制，严禁打穿坚硬冻结表土层。

3.3 打眼与装药不准平行作业，确保施工安全；不得在残眼上打眼，不准用吹风管吹有残药的炮眼。

3.4 为防止爆破施工造成冻结管断裂破坏，周边眼严禁超出掘进荒径，装药量应严格控制，必要时采取间隔装药方法进行；每次放炮前及时通知冻结单位关闭冻结管路，爆破前后加强对冻结管路的监测。

3.5 爆破参数可根据围岩情况而进行适当调整，调整技术参数必须经技术安全管理人员结合现场情况制定并经上级领导审批。

3.6 打眼时，周边眼距应严格控制，少装药，减少对围岩破坏，使井筒成型规整。炮眼深度不得超过1.5m，严格控制各眼装药量，严禁放大炮，放炮后，用风镐扩刷至设计尺寸，减少围岩超欠挖量。

3.7 放炮员必须是专职人员担任并持证上岗，放炮时严格执行三人联锁放炮制；放炮员领取火药时，必须对炸药的类型和雷管的规格编号进行检查。过期、变质的雷管、炸药严禁入井使用；装配引药必须由放炮员进行；装药时，要用木质炮棍将药卷轻轻推入，严禁冲击、捣实，严禁用钎杆当炮棍。

3.8 炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合要求；联线前应将大母线短路，如发现火花，要停止联线，查明原因。

表1 爆破参数表

3.9 放炮前应将工作面设备、设施等提至地面或吊盘上，吊盘提至距工作面不少于30米高处，打开井盖门，切断井棚内一切电源，人员全部撤至井口以外的安全地带；放炮前要发出放炮信号，并设警戒。放炮后向工作面通风不少于15分钟，待工作面炮烟散尽，人员方可进入工作面工作。

4 结语

根据现场实施情况来看，正常情况下爆破法每个循环进尺1.35m，炸药消耗量33.4kg，依据打浅眼，少装药，放小炮的原则，未引起局部突水或冻结管断裂事故，保证了井筒正常安全掘砌施工。在经济、工期方面都取得了良好的效果，其施工方法及技术对工作面过坚硬表土层段施工是一个较好的应用实例。

［1］张自新.煤炭建设工法汇编［M］.北京：煤炭工业出版社，2011.

［2］东兆星，吴士良.井巷工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.

［3］马二康，徐阳阳.副立井过泥灰岩与泥岩含水层施工技术［J］.建井技术，2014，35（增刊）：97-100.