卷扬机硐室与斜井协同施工技术研究

张志雄，叶雪云

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南郴州市 423037)

卷扬机硐室与斜井协同施工技术研究

张志雄，叶雪云

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南郴州市 423037)

柴山多金属矿区新建3号斜井，在卷扬机硐室东侧面增加措施巷，实现卷扬机硐室与斜井协同施工。根据矿山现有设备潜力，以低成本、快速、合理地组织施工，提前装备斜井卷扬机，承担各中段探矿任务，缩短了整个探矿工程的工期。介绍了主要的施工方法及采用的措施，为同类矿山工程提供相关借鉴经验。

斜井；卷扬机硐室；措施巷

1 概 述

近年来柴山矿区铅锌资源枯竭，企业决定转产钨、钼、铋多金属，设计斜井进一步探明该区多金属矿体。矿体产在外接触带上，呈大的扁豆状，走向长数百米，厚十余米至百余米，矿体产状与接触带产状基本一致。

柴山多金属矿区3号斜井，设计斜长为301 m，倾角为28°，三心拱断面，设计净宽3800 mm，净高250 mm，净断面积为9.08 m2。斜井穿过厚层状含泥质灰岩、矽卡岩、矽卡岩化大理岩。井田地下为潜水含水层，受老矿区影响较大，施工条件较好。

2 施工技术研究

2.1 设计方案优化

2.1.1 斜井位置确定

该矿体系厚大矿体，矿石类型系矽卡岩、矽卡岩化大理岩，矿石与围岩强度较高，节理发育一般，岩体整体性较好。考虑覆盖层崩落高度和围岩移动范围，参照相邻矿山取崩落角67°进行计算，划定围岩移动的边界线，确定斜井从矿体东侧下掘。

斜井方位角为188°，倾角为28°，斜长为301 m，与运输平巷夹角为106°，每50 m水平高度设置一个中段，分别为500，450，400，350 m四个中段，各中段采用吊桥连接。

2.1.2 井筒断面优化

斜井采用窄轨运输，矿车组提升，断面设计成三心拱，规格为3800 mm×2500 mm。考虑到提升最大设备的尺寸(矿车尺寸)、安全距离、水沟、行人道、风水管、电缆等，具体布置见图1。

图1 斜井巷道断面布置(单位:mm)

2.1.3 卷扬机硐室优化

为了尽快装备斜井提升卷扬机，实现卷扬机硐室与斜井协同施工，缩短工期，在原设计上进行了优化，取消原有配电硐室，在卷扬机硐室东侧增加一条13.8 m措施巷，在施工与安装过程即可作为硐室的措施巷，完工后又可用作配电室，并在两端设置活动栅栏门，进行安全隔离，具体布置见图2。

图2 卷杨机硐室平面布置

2.2 机械设备配套

斜井施工机械设备配套，分为开挖设备、装岩设备、提升设备、运输设备等，设备之间相互联系和制约，应充分考虑能力匹配，详细机械设备配置见表1。

3 施工组织与管理

3.1 作业组织

施工过程以斜井卷扬机投入使用作为划分点，分两个施工阶段，第一阶段是卷扬机安装前，第二阶段是卷扬机安装后。

第一阶段:采取硐室与斜井协同施工，2条平行路径:变压器硐室-机房措施巷-卷扬机硐室-硐室支护-卷扬机安装；斜井措施巷-小绞车安装-绳道挑顶-500～450斜井井筒。采取大班组管理，凿岩、装岩均分为两组，两条线路独立运转，平巷运输统一协调管理。

第二阶段:卷扬机投入使用后，提升功能相对富余，中段吊桥投入使用，可以实行中段探矿与斜井延伸同时施工。

测量方面采用激光指向仪，技术人员定期校检制导的精度，极大的减少了测量过程对施工的影响，较好的提高施工质量。

3.2 钻眼爆破

斜井与硐室施工采用普通YT-28型气腿凿岩机，选用B22×2500 mm、B22×4500 mm中空六角钎杆，Φ38 mm一字型钻头。采用2号岩石炸药与乳胶炸药，分段毫米延期导爆管雷管、针式起爆器。

斜井掘进采用一次成型，直眼菱形掏槽，掏槽眼2.2 m，辅助眼深2.0 m，周边眼距0.4 m，抵抗线0.6 m，密集系数0.5，采用反向连续装药，全断面布置38个炮眼。

硐室开挖，先采用小断面2700 mm×2500 mm，然后长钎杆扩帮与压顶，需垫碴控制边界，局部卷扬基础预留基岩，周边及顶板边界采用光面爆破，控制好硐室造型。

3.3 装岩与排矸

斜井采用P30B耙斗装岩机出碴，第一阶段采用临时小绞车提升。为了提升斜井施工安全，斜井每30 m设置躲避硐室，并配备信号与电话通讯，提升时人员必须撤入躲避硐室。

3.4 斜井施工材料的运输

在设计上，斜井开挖过程，需承担各中段探矿材料运输，包括矿车、电机车、风水管、铁轨等，为此加工一个6 m长平板轨道车，专门运输材料。

3.5 顶板支护

矿区围岩整体较好，施工过程根据岩石破碎情况，选择了多种支护方式。卷扬机硐室岩石稳定性很好，顶板造型美观，仅在一处采取锚网支护。斜井井筒在距离井口180 m处采用锚喷支护，在350中段石门及调车场采用砌碹支护，3种方式支护方式合理使用，取得较好的效果，确保了施工安全、顺畅。

3.6 防排水措施

斜井施工过程，防排水很关键，直接影响施工的质量、安全和进度。在施工过程，距离作业面30 m左右设置一个可移动式水箱，作业面集水通过水泵抽至水箱，再排到大巷水池，经沉淀处理后排出地表。

尽管该区域地下水不是很发育，但是存在老采区穿水的可能性，因此，施工过程坚持超前探水措施，常备应急排水物资。

3.7 通风防尘措施

定义3 设有模糊矩阵R=(rij)n×m,若对任意k,有rij=rik-rjk+0.5,则称矩阵R是模糊一致性矩阵。

矿区主运输大巷通地表，通风效果很好，并与斜井相通，距离较近，因此，采取在大巷设置一台FD-NO6.3对旋轴流式局部通风机来满足斜井与硐室施工通风。

井内粉尘主要为爆破与装岩时产生的，故在爆破后和装岩时，通过洒水洗墙来降尘，减少对施工人员和设备的危害。

3.8 安全措施

为了提高施工安全，采取了相应措施:严格按照斜井施工要求设置防滑、防溜、防爬设施；在斜井安装阻车器、捞车器；设置有线电话、信号装置、视频监控等装置，卷扬机操作人员通过显示屏可以随时掌握矿车及洞内的施工情况，并能够及时与作业面人员取得联系；同时，系统安装了其他保险装置，如防止过卷、过速、深度指示器失效保护装置、过负荷和欠电压保护、闸间隙保护、减速功能等保护装置。

管理方面，建立严格的检查、维修、保养制度，24 h巡检、并填写绳检记录；把钩人员之间设置矿车插销互检环节；技术人员定期检查机械运转状况及记录；实行行车不行人，行人不行车的制度；每班进行通风检查，检测空气质量，并做好记录。

4 经验总结

(1)设计过程斜井位置的选择非常重要，采用了三维计算，准确划定围岩移动边界，综合考虑功能、安全、经济等方面。

(2)卷扬机硐室设计布置时，结合施工因素，布置一条措施巷，实现一巷多用，同时解决硐室与斜井协同施工、卷扬机安装、后期维护等问题。

(3)合理划分施工阶段，通过安装临时小绞车，解决斜井施工与卷扬机安装之间矛盾。

(4)卷扬机硐室开挖，较好的控制了造型，局部使用锚网支护，大大减少支护工程量，取得较好的安全和经济效益。

(5)施工过程遇到多处破碎带，结合矿区岩石特性，采取锚网、锚喷、砌碹支护方式，取得较好的效果，为后续采矿与施工积累经验。

(6)抓好作业循环，协调钻爆、装运、提升排矸、支护等工序的配合，减少设备安装、运输、通风等环节的影响，确保施工安全、经济、高效进行。

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2016-03-15)

张志雄(1980-)，男，湖南衡阳人，工程师，主要从事矿山开采过程矿山建设、采矿工艺及安全生产管理方面工作，Email:zzxqq1314@163.com。