1、1高应力软岩条件下大断面马头门快速施工技术与应用摘要：本文主要说明高压旋喷技术处理井颈段不稳定表土层原理、流程和安全措施等，这种加固处理方法安全可靠，降低了施工成本，确保竖井的建设工期。 关键词：高应力软岩双向马头门联合支护 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 1.1 随着我国对矿产资源需求的不断增加，浅部资源已远远不能满足国民生产的需求，因此千米深井、深部开拓已经是矿建行业在以后发展的主要方向。而随着井筒的深度的增加，马头门作为井筒与车场巷道连接处其受力状态变的更为复杂。特别对于开采深度的增加，井筒、马头门在掘进、支护面临地应力大、巷道断面大、自由面较多、岩石破碎、受
2、多次爆破震动、风化蚀变及应力集中等急需解决的问题。 1.2 马头门的施工方法有多种，国外深井马头门的施工中也多采取一系列特殊处理措施，如深井高地压软岩层采取密集工字钢结构，在设计方面，在其上下段井壁进行特殊处理等方法以确保马头门和井筒施工的安全。 1.3 甘肃金川东部贫矿副井马头门采用的分层施工，马头门与外延巷道、硐室利用砼输送泵整体浇注的施工技术和施工工艺，经过多次实践，证明其具有很强的可操作性和安全可靠性。 22 高应力软岩条件下大断面马头门快速施工特点 2.1 马头门掘进过程中采用分层施工，做好上、下分层的衔接，既能保证施工中的安全、质量，又能有效降低施工难度，提高工效，缩短工期。 （见
3、图 1） 2.2 针对高应力软岩特点，永久支护采用联合支护方式：第一次采用锚网支护，第二次采用喷砼支护，第三次采用钢筋砼支护。 2.3 为加快施工速度，第三次钢筋砼支护工艺改变传统的逐段（5m）浇注方式为自下而上整体（包括井筒、马头门、信号硐室、绕道及外延巷道等）浇注方式，能充分发挥泵送砼的能力，缩短浇砼、养护的次数和时间，减少砼接茬缝，提高砼的整体性和承载力。 3 适用范围 3.1 适用于高应力软岩层支护形式复杂的马头门及较短外延巷道，特别适用于双向马头门的施工。 3.2 对马头门规格尺寸没有限制，规格越大，越能显示本工法安全快速的施工优势。 4 工艺原理及操作要点 4.1 工艺原理 4.1
4、.1 掘进工艺采用分层施工，可以逐次释放围岩应力，避免全断面开挖时应力集中释放造成围岩垮方。 4.1.2 采用锚网喷支护增强围岩的自稳性，同时让岩体的应力进一步释放。 4.1.3 通过钢筋砼整体支护最终达到设计承载要求。 34.2 工艺流程 4.3 操作要点 4.3.1 边线及标高控制点设置在吊盘位置井壁上，待马头门拱部掘进一段距离后再引至巷道顶板。 4.3.2 在距马头门拱顶 2m 左右停止井筒砌壁，井筒向下掘进适当段高（形成马头门拱顶分层施工条件） ，并对除马头门开口以外所有井筒进行喷锚网加强支护，然后对两侧马头门进行掘进。 4.3.3 两侧马头门拱部施工均采用一掘一锚一喷的方法（如围岩条
5、件较好情况下可掘进两至三茬后再进行锚网喷支护） 。拱部完全施工结束后进行下分层施工。出矸采用电耙配合抓岩机出岩。 4.3.4 附属硐室的施工利用巷道拱部掘进时将硐室拱部眼凿好并保护好，巷道下分层施工时一并将硐室施工完毕。 图 1 双向马头门掘进顺序 4.3.5 找平、扎筋立模是支护过程中的关键工序，立模过程中须对掘进时的中、腰线进行复核。 4.3.6 马头门及所有附属工程采用自下而上分层浇注方式，搅拌机设置在地表，砼输送泵放置在井筒中，与马头门底板平齐，熟料由砼料桶下至砼输送泵内输送入模。 4.3.7 在墙部浇注结束养护期间进行上部的钢筋绑扎和立模，然后提4升井筒内金属模板，以此类推，直至浇至
6、与上端井壁接茬。 图 2 双向马头门永久支护顺序 4.4 劳动组织 实行专业分工，流水作业。 劳动力配备表 5 材料与设备 主要设备及材料表 现场实施操作 6 质量控制 6.1 质量控制标准 6.1.1 冶金矿山井巷工程质量检验评定标准YBJ218-89 6.1.2 煤矿井巷工程质量验收规范 GB 50213-2010 6.1.3 喷射混凝土支护技术规范GBJ50086-2001 6.1.4 工程测量规范GB50026-2007 6.2 质量控制措施 6.2.1 成立以项目经理为组长的质量管理小组，配备专职质检员，落实各级质量管理职责，在施工中严格执行，并严格考核。 56.2.2 采用光爆技术
7、，根据岩石情况调整爆破参数，严禁出现超挖和欠挖现象。 6.2.3 对混凝土要求严格配合比。混凝土必须使用机械搅拌，并使用计量器具计量。 6.2.4 模板立模找正、稳固后应由质检员检查无误方可进行进行浇砼作业，以保证浇灌的井筒断面符合设计和规范要求。 6.2.5 严格规格尺寸的控制，模板不得偏斜。每班接班后，就应立即接线检查，立模及浇筑中也应随时抽查。 6.2.6 浇灌混凝土过程中，应防止发生跑浆现象，并且加强振捣，严防发生蜂窝、麻面现象。 6.2.7 如两次浇砼间隔短，为防止脱模时引起井壁混凝土脱落，可在每模下部 50cm 段高混凝土的浆料中加入适量的速凝剂。 6.2.8 对工程加强验收管理，
8、作为原始记录。 6.2.9 井筒和马头门工程采用整体掘进，整体浇筑，确保井筒和马头门工程的整体性和完整性，提高工程质量，为矿山安全生产奠定坚实的基础。 7 安全措施 7.1 执行的安全生产规程和规定 7.1.1 中华人民共和国安全生产法 7.1.2 中华人民共和国矿山安全法 7.1.3 建筑工程安全生产管理条例 7.1.4 金属非金属矿山安全规程 （GB16423-2006） 67.2 安全管理机构 成立以项目部经理为组长的安全管理小组，明确各个岗位、人员的职责和安全工作要求，专人监督和检查。 7.3 安全保证措施 7.3.1 对所有参与作业人员进行操作技能、安全教育培训以及编制安全技术规定和
9、进行技术交底，特种作业人员持证上岗。 7.3.2 掘进过程中，应加强“敲帮问顶”工作，及时将顶、帮、窝头、井筒周围的险石、浮矸去掉，确保施工安全，严禁冒险作业。 7.3.3 打眼前应清理窝头，查看有无瞎炮后方可施工。严格按GB67222003爆破安全规程执行。 7.3.4 所有作业人员要穿戴好劳保用品，操作震捣棒的人员要戴绝缘手套。 7.3.5 整体模板脱模前连接液压泵油和模板之间的油管时，站在梯子上的操作人员必须戴好安全带并固定在可靠处。 7.3.6 模板下放过程中，模板上不允许站人，井下人员要尽可能站在靠井帮处，并注意模板上是否有杂物坠落。 7.3.7 脱、立模过程中井下人员要和地表联系好
10、，防止悬吊模板的稳车误动作。 7.3.8 浇灌混凝土时，操作平台上的作业人员必须戴好安全带并固定在可靠处。 7.3.9 使用下料管下料时，下料管下端悬挂的活节管要用钢丝绳保好，以防活节管坠落伤人。 77.3.10 浇砼作业结束后，要及时消除不安全因素，为下道工序创造良好的条件。 7.3.11 浇灌混凝土时，操作平台上的作业人员必须戴好安全带并固定在可靠处。 8 环保措施 8.1 成立以项目经理为组长的文明施工领导小组，严格执行国家和地方各项环保法律法规。 8.2 不将有害物质（如燃料、油料、化学品等）任意倾倒，需按环保要求处理。 8.3 施工场地设专人负责卫生清扫工作。井下做好安全文明生产工作
11、。8.4 施工结束后，及时清理作业场地，周转材料及时返库，做到工完料净、场地清洁。 9 效益分析 9.1 经济效益 高应力软岩条件下，采用传统方法施工双向马头门及附属工程需要39 天，采用本工法施工只需要 18 天，直接提前工期 21 天，按 21 天井筒可掘砌 51m 计算，直接增加产值约为 129 万元。 9.2 社会效益 9.2.1 采用分层施工在围岩较差及地应压力大的情况下，能有效保证施工人员的作业安全。 9.2.2 采用泵送砼技术，能减少作业人员、缩短工作时间、降低材料8消耗、提高砼浇注质量。 9.2.3 提高井巷工程施工机械化水平。 10 应 用 实 例 甘肃金川矿区东部贫矿副井工
12、程： 金川东部贫矿副井井筒深度 838m，13 对马头门及附属工程，每对马头门工程量：掘 1196m3，支 200m3。设计马头门、绕道及外延巷道采用两次支护，一次支护为 C25 喷锚网砼支护；二次支护为 C35 双层钢筋砼支护。马头门设计为直墙半圆拱形断面。岩石以变质花岗岩、辉绿岩为主，夹有砂质、花斑泥岩。 在该工程施工过程中，克服了围岩条件差、施工环境差、作业难度大等困难，加强现场安全管理，合理安排组织施工，加快了各中段马头门的施工进度，受到业主的高度赞扬。 第一作者简介：张贤明，男，1969 年 2 月生，汉，安徽，铜陵， 1992 年毕业于铜陵有色金属集团公司职工学院，大专学历，矿建助理工程师。毕业至今一直从事矿山施工技术与项目管理工作，曾发表论文多篇。
