目前国内矿山最长的主斜坡道工程的实践.pdf

5 目前国内矿山最长的主斜坡 道工程的实践 金川有 色金属公 司 李有志徐桂 荣 摄 耍 叠川有色金属甚司在扩建二期矿山工程中， 设计了一条长进6 6 o 0 米的主斜坡道。这 是日前国内矿山最长的斜坡道工程，由于岩石破碎，地压大，并通过大小断层数百条，在施工中 遇到了 不少问 霹。 经过三 年半的 施工， 完成了第 一段4 0 0 0 米 巷道工 程。 本文概 要升 绍在该 段施工 中一些 体会 -仅供 参考。 叠 川有色金 属公司期矿山工程的扩建 工作 ，主要是指扩 大二矿 区1 2 5 0 米中段以下 l 矿体 的开采范 围，使其 生产能力由原 13产 矿石3 0 0 0 吨提高到8 0 0 0 吨 。为保障矿 山这 幺 高 的生产 能力，井下生产必须实现 高度 机械 化作 业，能够使使大型无轨设 备和大型破 碎 设备 的部件，从地表顺利通往并下 。为此确 定对 二期矿 山工程采用竖井、斜坡道 、斜井 的联 合开拓方 案 这样 就需建设一条从地表 通往 井下的主斜坡道作为副井使 用。 主斜坡道 从地表 1 6 7 0 米标高 通到9 3 5 米水平的破碎系统，垂直 高 度7 4 4 米，总的 干线长 度为6 2 0 0 米 ， 加之与原有 巷道 连通 、 转 运 设施和通风巷道等辅 助工程共计 6 6 0 0 米 。 由于 1 1 5 0 米 中段以上工程量大，提升并能 力 不 能满足 基建废 石提升 的需要，因此1 1 5 0 米 以上 斜坡逋必须提 前建成， 以解决基建过程 中的废石转运任务 。 整个 斜坡道分两 段施工，首先完成 1 1 5 0 米 以上部分 ，该段干线 长度为4 0 0 0 米，加 之 辅 助工程共 计长4 4 0 0 米。本文主要是 介绍在 该段施工 中的一些经验和 体会 ，希 望对 有关 单位有所启迪。 一工 程地质概况金 J r I 矿 区岩 石破 碎，地压大。大部分岩石是混备岩，地质条 件十分复杂，构造断层舄 L 横交 错，岩 性繁 多，变 化无常， 岩体 异常破碎 ，一 般都为碎 裂 结构和散体结构，并具 有遇水 膨 胀 的 特 性 ，弹性 模量很低 ， 约为几千 兆 帕 甚至 l 千 兆帕以下。 变形量很高 ， 可达 1 0 0 1 2 0 毫米以 上。具 有较大的原岩应 力，在2 0 0 5 0 0 米深 度铡 得的 最大主应 力值 ，一 般为2 9 ． 4 兆帕， 最大 为4 9 兆帕左右，并表 现出以水平主应 力 作 用的构 造为主导 。而 且随深 度增加 ，水平 最大 主应 力与 最小主应 力的差值有 增大的趋 势 。迭对 巷道的稳定是极不 利的 。 在矿俸 附近 比较稳定 的岩石有 整体 大理 岩 、花 岗岩和 完整 的二辉橄榄岩等 ，但这些 岩体都是 少数 。 根据上述情况，应将 主要 巷道工程 尽量 布置在较稳 固的 岩层中，大型硐室的施工 应 事先做好工程地质勘探工作 ，而 对于斜坡道 施工，只能根据 已有邻 近的 工程作 出推断。 根据现 已掌握 的工程地质情况 ，确 认在 矿体下盘4 0 行 至5 0 行之 问的 地 表以下1 5 0 米 区段 ，有一片厚层大理 岩 ；在 l 6行 至 2 O行 之间 的澡部 1 2 0 0 1 3 0 0米处，有一片 整 完 的花 岗 岩 体 ；再 往 深部 的工 程地 质情 况就 不掌 握 了。 由已开采 的上 部情 况 了解到，上 盘岩石 比下盘 岩石稍好 一些 ，因此斜坡道位 置确定为 开 口处掘在大理岩 区段 内，在花 岗岩中布 置 礴个 回 转环，深部 1 1 5 o 米以 维普资讯 6 主斜坡 啦通过的岩层 囊 1 距地表深 米 斜长 米 岩体名称 稳定程度 岩组丹娄 o ～7 5 0 第 四系冲 掘层 稳 定 7 ～8 0 5 5 0 整体 大理 岩 稳 定 I l 8 0 ～ 1 5 o 3 5 0 蛇技 石佗 大理岩 托稳 定 Ⅲ3 1 5 o ～ 1 7 5 8 5 挥绿 岩 1 7 0 ～ 3 6 o 1 4 O 0 混合 岩 不稳 定 I 3 6 5 4 8 0 1 l O O 花崩 岩 较 稳定 V 4 8 D ～5 2 8 7 5 o 石墨云 母片岩 极不 稳定 Ⅱ 下从 矿体端 部绕到上 盘。 岩石的情况见表 1 。 全部斜 坡道通过 锁 口段 。巷道长度和工 程量见表 2。 从表 1 可以看出，工程尽量布置在好的 岩体中，但仍有6 O 左右的巷道在 破碎 岩层 中，加之斜坡道通过几百个大小断 层，给 开 挖 、支 护都 带来 了许多 困难。 技术条件根据岩层 条件确定在 矿体下盘布置螺旋 式的斜坡道，如 图1 所示 。 1 1 5 0 米中段 以上，斜坡道总的工程量 由四个 部分 组成 ，即正常段 、会让段 、辅 助工程和 斜 坡道工程量一览囊 裹 2 工程部位 长度 米 掘进断面 米z 工程量 米 锁口 殷 1 3 o 3 4 o 正常 段 3 6 3 0 1 9 ． 8 2 2 2 ． 5 1 7 4 9 5 7 会 让殷 3 2 0、 3 1 ． 8 4 ～3 4 ． 8 7 1 0 2 9 5 辅助工 程 3 2 0 6 3 4 2 合 计 4 4 0 0 9 5 ∞ 4 圈 l 主辩坡啦平面圈 圈 2 主斜坡道断面 圈 1 ．主斜 坡道 断面。主斜坡道断 面的选 择 ，主 要考虑 到允 许用 5 0 吨 拖 车 直接运送 1 0 6 5 ／ 2 0 0 旋回破碎机的最大部件下井；允许 有5 0 个座位的大 客车 运送 工人到达 分段道。 其断面规格见 图 2。 2 ．弯道转 弯半径。 弯道 部分 均设有会 让线，因此弯道部分应尽量考虑设在较稳定 的岩层中。但根据现场情况 ，稳 定岩 层厚 度 有限，所 以在运 输设 备允 许的条件下， 以不 超 出稳 定岩 层为准。一般 转弯半径设计 为3 0 米 3 ．坡度。各段坡度见表 3。 维普资讯 7 主斜坡道各段坡 度 裹 3 名称 墟 度 直 线 段 1 7 倾 角8 。 0 7 4 8 或 1 4 ． 2 9 _ 弯道直线 段 1 3 ． 8 弯道曲线段 1 1 0 倾角5 。 4 2 3 8 ’ 或8 ． 5 2 4 ．会让段。会让 线路 段的断面尺 寸是 按 两台V OLVOB M5 3 5 0 型汽车错车 的宽度设 计 的， 即允许两辆宽度不大于2 ． 4 米 的车 辆在 行 驶 中错车。其断面规格见 图 3。 圈 3 会让 线路断面圈 经设计确定，凡是主斜坡道直线段部分 超 过2 0 0 米的，都设有会 让线路段， 其长 度 为2 0 米 见 图4 ；主斜 坡道弯道 部 分都设 有会让线路段。 凡大 1 2 o 以上 的弯道都 设 有两个会让线路段 ，见 图5 。 三 霭 王 ； 。 。’ 圈 ● i冀食让线路平面圈 圈 5 弯道中会让线路平首圈 田 6路 面结构 田 5 ．路面结构。考虑到斜坡道工程服务 年限 长 、便于维修 、抗 滑性 能 好 等 因 素， 确定在巷道底板原 岩上， 首先铺设一层厚度 为2 0 0 毫米的水泥混凝土 做 基 层， 起到路面 找平和成 型作用。然后再 在水 泥混凝土 基层 上 ，铺筑一 层厚 B 0 毫米 的沥青 水泥混凝土面 层，使得行 车时 平稳和便于维修 ，见图 6。 路 面 施 工 的要 求 如 下 1在 铺设混凝土 的基层前， 必须将 路基上的浮石全部 清除掉 。 2路面基层水 泥 混 凝 土 的标号为 3 0 0 ， 厚 度为2 0 0 毫米 ；而 层沥 青混凝土型号 为LH一 2 5 或2 O l 型，厚度 为B 0 毫米 。 3整个主斜 坡道不留伸缝 、 缩缝 ， 可 与施工缝结 合，间距5 ～6 米，除岔点 外， 纵 向无需 留缩 缝 。 4 在软弱岩层中，为 了避免 底鼓， 巷道底板除 了需 要锚 固之外，路而还 需采 用 双筋加强。钢筋 混凝土 的基层长度 L为软 弱 层在巷道中 的长度， 另在两端 各延长2 米。 5路拱 为2 ，在弯 道 中为一面 坡， 如网6 中的虚线所示。 三施工过峰i 1 5 o 米水平I 上至地 维普资讯 8 表段的施工，于1 9 8 6 年 4月破土动 工。整个 施 c分两部分进行，其一是从地表往下垒断 面 掘砌 。该段通过 的岩层主 要 是 厚 层大理 岩，岩 体比较完整、稳定，大 部分为单层 支 护， 支护的 形式如表 4所 示。这是 整个斜坡 道 中岩 石为 最好 的一 段。开挖中采用无轨设 备施工，其 主要 设备见表 5 这部分施工， 到 1 9 8 7年 8丹用l 6 个月时 间共 完 成 了进尺 8 6 0 米。最高每月进尺达 到1 1 2 ． 2 1 3 米，最低 每 月进 尺为2 5 ． 9 米，平均月 进 尺鹊 ． 7 5 米 。 垒队的 垒 员 效 率 为 O ． 2 6 6 米／ 人 月和 2 2 ． 1 米 。 ／ 人 月 。 全 断面 曩进 的支 护型式 囊 4 1 ． 震层 钢筋 混凝土 1 1 1 ． 6 5 2 ． 喷锚 支护 5 3 7 ． 4 3 ． 现瘫 程凝土 2 3 ． 2 1 ． U 型锕 8 8 ． 3 米， 1 6 o 架 5 ． 混凝 土预箭 块 3 9 ． 6 6 ． U型 钢套混 凝土 1 7 ． B 7 ， 混凝土 、预制 块套混 凝土 6 7 ． 4 全 断面嗣进采用主要设备囊 5 设 各 名称 型 号 产 地 台数 凿 岩台车 L - 8 6 2 臂 瑞典 阿 里马克 公司 3 矿 用汽车 MK一 1 2 西 德 2 铲运 机 C T一 6 O O O 珐 国 铲运 机 9 2 2 D 姜 国 4 其 二部 分的巷道掘进大部分处于布 良的 岩层 中，岩体破碎，稳定性差 ，大部分巷道 需 要二次或 二次 以上 的支 护。 由于原有已掘 巷 道距斜坡逋较近 ，所 以有条件开展 多头掘 进。先后在l 1 5 0 、1 2 5 0 、1 3 0 0 、 l 4 0 0 1 4 5 0 米 等 六个 中段，每个中段开上 下 口两个作业 面 同时掘进。 另外 ， 在1 2 0 0 米 中段l 8 穿向上打 天 井 到1 2 2 8 米水平 ，上 下开 2个工 作面 同时掘 进I 在西2 采盘区斜坡道1 2 8 4 天井上下开两个 作业面 同时掘进。这样最 多肘开 了l 7 个工 作 面 同时作业，平均 为7 个工作面同 时作 业。 该段掘进采用首先开挖导硐 其断面为 33米 ，然 后 刷 大 断面 的 施工 方法， 共掘进导 硐2 5 0 0 米 左 右，占 总 掘 进 量 的 6 O ％。导硐 的掘进 由于断面小，只能采用常 规 的办法施工 ，用气鼹子凿岩机凿岩， 电耙 子出碴 ，到平 坡后再 用9 2 2 D铲运 机 装 入矿 车运 出。大部 分巷道需要做临时支护，其支 护形式主要是木 支护、金属支架和素喷混凝 土。这段工程 从1 9 8 6 年 8 月开 始到1 9 8 7 年8 月 垒 线 贯 通 ，共 掘 进2 5 0 0 米 ，掘 进 效 率为 O ． 2 5 4 米 ／ 人 月。 导硐贯通后， 紧接 着开始断 面的刎大工 作。凿岩和出碴大部分采用无轨设备。由于 导 硐的施工造成 围岩的松 动、部分 导硐掘在 设计断面之外以及 贯通地 点多等因素，给刷 大断 面工作带来不 少困难，使支护工作 更加 复杂化 ，大 部分 巷道需要进行二次 支护 。其 主 要支 护形 式有 四种 ，详 见表 6 。 整个巷 道断面扩 大工作干1 9 8 8 年l O 月完 成，历经H个月，与垒断面 一次成 巷比较， 时问几乎增加 了一倍 。由于施 工时 间较长和 部分巷道没有完成 永 久支护，有6 7 3 ． 5 米巷 道需返修，又用 了将 近一 年的时 间 完成 返修 工作，整个掘进 工作 共用 了三 年零 五个月的 时问。 四几点体会本 文为在 复杂地质条 件下进行大断面斜坡 道施 工积累了可资借鉴 的经验。 l ，在破碎 岩层 中， 掘进 大型 斜坡道， 最 好设计前 应做 好较详细 的工程地质调 查工 作 ，尽可能 选择 岩层稳 定和涌水量较少 的地 段，以减少支护层次和保持巷遭稳定 ，给 铺 设 底板创 造有利条件，特别是铺设混凝土沥 青 路面 ，涌 水和滴水都对 路面 有较 大 的影 响 。 2 ．施 工较长的斜坡道应尽量创 造多工 维普资讯 害 9 扩大断面支护形式 裹 6 主 要支护 型式 适 用范围 施工 地点 1 索 喷混 凝土 适 用于 整体性好 ，节理 裂隙 少 ，工 程地 磺较好 的 1 3 0 0 ～1 2 5 O 区层 花 岗岩层 2 ． 喷锚 支护 适 用于 完整的厚 层太理 1 6 7 0 ～ 1 4 5 0 岩，以及花岗岩中虽不破 1 4 5 0 ～1 4 O 0 薄，但节理裂隙较发育 ] 4 o o ] 3 o o 上仁 3 ． u型钢支架 适用于完整性较差的卑 1 4 5 O 上口 层太 理 岩 及 中薄 屠 太 理 1 O 0 上 下 亡 1 3 o o 上 口 岩 ] 2 0 0 下 口 4 ． 现浇混凝土 各类岩层中出现的破碎l 1 4 o o 车场立僻 带，断层带，小断面冒顶l交叉处⋯ F 断屠 区 l 帝及吝冒顶区 作面的作 业条件，以解决通风 、排水 、运输 等 困难，并 能加快 掘进速度，减少总的掘进 时问 。扩 建的矿山尽量和 已有巷道连通 ，新 建的矿 山最 好配台措施 井工程解决 多工作面 施 工 。 3．断面 较大的斜坡道，尽量采用垒断 面开 挖，并一 次成巷，避免采用导硐分次开 挖。诂 样可 以充分发挥 大型设备的作用 ，特 别是 在破碎岩层 中掘进，可以大大减少 支护 工作量和减少 工序 ，从而提 高掘进速度 。 4 ．斜坡道底板一 定要按设计标高 进行 施工，并保持坡度一致，这样会给掘进过程 中的无轨车辆 运输创 造良好的条件 ，同时也 可避 免铺底时再次拉底所 ； f 起 的原 岩应 力重 新分 布，培 已做好 的支护施 加新的应 力。 5 ．长距离 的斜坡道一 般都设置一定数 量的会车 段，并在主斜 坡道施工 中 一 并 形 成， 以便在旋 工 中利 用。会 让线一 般有复线 和硐室两种，应混 合设 置，保证车辆在一定 长度上 能调转方向。在 破碎 岩层中应以硐室 为主 ，因复线断面尺 寸过 大，施 工难 度大， 支护难以保持稳定；在稳定岩层中应以复线 为主 ，在 布置 的地段上 弯道 应采用硐 室，直 线 段应 多采用复线 上接接3 3 页 于 4 - 2 5 毫秒 的 同段雷 管，只能用于逐排分段 爆破。 单 自由面条件下 的多排 同段爆 破，我们 多采用即发雷 管引爆，爆破效果好 。当采用 毫秒 差为 士1 0 毫秒的雷管时效果差 。如 果采 用 2 5 毫秒差以上的 同段雷管 时， 便发生 残 留眼和大块多等 问题 。 三 小 结 1 ．群 孔桂状 药包同段爆破可适用于 各 种大 、 中、小型钻机所开凿的各种直径 的深 孔、 浅孔和 中深孔采场爆破。不 像“ V． C． R 采矿 法那样， 要求矿岩 中等稳 固以上的大 中 型矿床 、大型钻 机开凿 出来的 1 6 5 毫米大 直径澡 孔等条 件。 2 ．此种爆破 工艺，可应 用 各 种 高 、 中、低威 力炸 药 ， 不强求使用 “ 三高 一炸药 。 3．凡炮 孔排面平行于爆破 自由面 、两 排或两排孔以上装 同段毫秒雷管起爆即是此 j 去。因为爆破 能量 充分对 矿层作功，所 以可 以节约炮 孔和炸药 。由于使用雷管段次大太 减少，装药不易发生差错。 4 爆破设计 简便，可通过试验或按经 验选取“ 炸 药单耗” ，按一 定的装药系数和自 岩参数，计算出钻孔总数，然后特设计所 药量装入柱状 孔中即 可。还 因使用雷管段次 减 少，可灵话调整各段 次雷 管所；『 爆的炮孔 排数，从而可 以减少最大 段药量 带来的不利 影 响。 5．多排 同段爆 破时， 地震波和 冲击渡 对爆区外部的影响，要比排间撤差爆破的影 响大。因此， 同段雷管g慷 的炮孔排数不宜 过多，一般只用2 ～3 排孔。 维普资讯