1、前言
礦山地下的大型
破碎機硐室具有硐室斷面大、長度小、進出口通道狹窄、埋深大，不宜采用大型設備施工，硐室周圍井巷工程較多，一個硐室常與其它硐室或井巷相連，圍巖的受力情況比較復雜，難以準確分析；硐室服務年限長，工程質(zhì)量要求高的特點，其施工難度大，成為井建工程中關(guān)鍵部分。針對每個具體工程如何選擇科學合理的施工方法意義十分重大。本文以豐山銅礦第二溜破系統(tǒng)破碎機硐室施工方法為例進行總結(jié)和探討。
2、工程地質(zhì)情況
豐山銅礦是大冶有色金屬公司的主要生產(chǎn)礦山，礦床含銅、金、銀、鉬等多種金屬，可選性好，地理條件優(yōu)越。井下礦石生產(chǎn)規(guī)模為2 200 工/d。
豐山銅礦是高中溫熱液交代矽卡巖一斑巖復合型銅礦床，礦體賦存在巖漿巖與其圍巖的接觸帶附近。圍巖主要為大理巖、白云石大理巖、蝕變大理巖（蛇紋石化），其中穿插花崗閃長斑巖。受熱接觸變質(zhì)作用，巖漿侵入圍巖中，其熱力使碳酸鹽巖發(fā)生重結(jié)晶變質(zhì)為大理巖一白云石大理巖，巖石穩(wěn)固性較差。巖石巖溶作用中等，裂隙較發(fā)育，裂隙密度為2—12條/m，巖石普氏系數(shù)產(chǎn)6—8，RQD值70%—90%，單軸抗壓強度8c=85—105MPa。巖體被多組不同方向節(jié)理所切割．易產(chǎn)生冒頂或片幫；圍巖蝕變強烈，綠泥石化、蛇紋石化、高嶺石化十分普遍，強蝕變巖石遇水即軟化、泥化，易自然垮落。
硐室工程及所處地質(zhì)情況如下。
(1)破碎機硐室設在-351m水平，距井口地面431m，硐室掘進長度27.2m，寬9.8m，(拱頂部分寬11.4m)高13.5m，開挖量2 861m3，雙層鋼筋混凝土支護。平面上操作硐室、變電硐室、除塵硐室、大件道與之相連；空間上硐室上部通過原礦倉與一320m中段礦石轉(zhuǎn)載站相聯(lián)通，硐室下部通過成品礦倉與-392m礦石輸送皮帶道計量硐室相聯(lián)，通過大件道與副井相連通。
(2)該處圍巖主要為大理巖、白云石大理巖、蝕變大理巖（蛇紋石化），其中蝕變大理巖顏色為黑灰色，塊狀，巖石穩(wěn)固性較差。巖石巖溶作用中等，裂隙較發(fā)育，巖石普氏系數(shù)f=6~8，巖體被多組不同方向的節(jié)理所切割，易產(chǎn)生冒頂或片幫。
(3)施工區(qū)域內(nèi)涌水量小。
3、施工方案的確定
(1)硐室圍巖的穩(wěn)固性較差，裂隙發(fā)育，巖體被多組不同方向的節(jié)理所切割，易產(chǎn)生冒頂或片幫。圍巖不允許大面積暴露，且暴露時間不能過長，不能采用全斷面開挖。
(2)硐室斷面大，長度小，進出口通道狹窄，圍巖穩(wěn)固性較差，巖石的整體性不好，不能用留礦法施工。
(3)選擇靈活性大，適用性強的導硐法。導硐法施工不需要特殊設備和機具，并能根據(jù)不同地質(zhì)條件、硐室斷面和支護形式變換開挖方法。因硐室高13.5m，采用上下導硐，天井溜碴，圍巖不允許大面積暴露，且暴露時間不能過長保證安全作業(yè)采用先拱后墻，白上而下分層分部開挖、支護。
4施工方案及分析
4.1施工方案
(1)沿硐室兩邊墻和端墻掘2.2m(寬)x2.6m（高）環(huán)形連通的下導硐，拱部中央掘一條3m（寬）×2.6m（高）上導硐，上下導硐用6條1.8mxl.8m天井聯(lián)通溜碴。通過下導硐在原礦倉位置掘2mx2m的先行小井通-320m中段車場，上導硐與原礦倉先行天井貫通。形成了由上下導硐、6條天井（聯(lián)通上下導硐）、原礦倉先行小井構(gòu)成的通風、下料、行人系統(tǒng)。
(2)整個硐室分三層四次開挖三層澆筑，硐室斷面大，巖石不穩(wěn)固，每層開挖一層澆筑一層，每層采用短掘短砌，都以兩頭向中間夾進的方式，一頭掘一頭砌。
(3)為防止拱頂和第二層澆筑混凝土下沉開裂，每次澆灌混凝土前在澆灌的底部圍巖先打錨桿，為保證分次澆筑混凝土的整體性，上下立接茬模板。
(4)兩頭的端墻每層開挖后先采用錨噴臨時支護，最后從下至上整體一次性澆筑。
4.2施工方案分析
(1)采用上下導硐，6個聯(lián)絡天井數(shù)量多，分布位置好，扒碴距離短，環(huán)形下導硐可以多點出碴，十分方便且節(jié)約時間。
(2)6令聯(lián)絡天井和一個與連通-320m中段車場原礦倉的先行小井形成一個有效的通風網(wǎng)絡，使炮煙逸散速度快。在原礦倉先行小井中安裝溜灰管下放混凝土料，除拱頂需人工甩鍬外，第一分層以下均用小板車接混凝土送到澆筑工作面，降低了勞動強度，也加快了施工進度。
(3)硐室一頭掘一頭砌，保證施工進度，也為混凝土的養(yǎng)護提供時間。
(4)采用分層施工和留底部中心巖柱，使分層和中心巖柱作為立模的支撐和基礎(chǔ)，可以節(jié)約大量材料，立模變得簡單；每層施工作業(yè)高度不大，拱頂砌好后，才開始下分層施工，沒有冒頂、塌方的危險，安全系數(shù)大。
5、工程施工
5.1通風
在原礦倉先行小井與-320m運輸中段貫通前，工作面只與進風的副井相通，為獨頭施工，炮煙排I+困難。為改善作業(yè)條件通風天井應盡早開工。
(1)先施工一側(cè)下導硐到原礦倉附近，打原礦倉的先行小井通-320m運輸中段，首先形成整個硐室工程的通風網(wǎng)路。
(2)然后在原礦倉先行小井-320m中段安裝局扇，加強通風，形成從副井進風主井出風的通風系統(tǒng)，完成剩下的下環(huán)形導硐、6條聯(lián)通天井、上導硐。
(3)上下導硐、6條聯(lián)通天井完工后，這樣便形成了主體工程由上下導硐、6條聯(lián)通天井、原礦倉先行小井構(gòu)成良好的通風網(wǎng)絡系統(tǒng)。
5.2行人及下料
(1)硐室施工采用一頭掘進一頭澆筑混凝土，掘進工作面一頭的聯(lián)通天井設禁止行人告示牌，澆筑混凝土一頭的聯(lián)通天井要將浮渣清理干凈，架設人行梯和防護措施后人員才能上下。
(2)小件材料可從人行的聯(lián)通天進上下，大件材料如拱架、腳手架等從原礦倉的先行小井下放。在-320m運輸中段從原礦倉的先行小井接一趟溜灰管至硐室內(nèi)工作平臺，混凝土從-320m中段通過溜灰管下放至工作平臺的小板車內(nèi)，運至澆筑工作面。
5.3施工順序
因硐室處的圍巖穩(wěn)固性較差，裂隙較發(fā)育，巖石普氏系數(shù)f=6~8，巖體被多組不同方向的節(jié)理所切割，易產(chǎn)生冒頂或片幫，硐室采用短掘短砌。具體上下導硐、天井溜碴、分層開挖見示意圖1。
(1)上下導硐、6條聯(lián)通天井、原礦倉先行小井掘進后進行噴射混凝土60mm厚臨時支護。
(2)硐室分三層四次開挖三層澆灌，開挖成梯形臺階形狀，第一層以上導硐為切割槽，進行拱部開挖，開挖至拱基下0.5m，第二層開挖至4.6m，第三層開挖時在硐室中心留5.4mx4.6m的中心巖柱，待硐室澆筑完工拆模后再進行中心巖柱（第四次）開挖。
(3)每層開挖先拉聯(lián)通天井上部喇叭形的漏斗口，為獲得平整的輪廓面，拱頂與側(cè)墻均需留600mm光面爆破層，掘進工作面超前光面爆破破面一茬炮的距離，然后光面層再與掘進工作面同時向前推進。光面層減少裝藥量采用空氣間隔裝藥。
(4)硐室短掘短砌，第一層拱部每3m -個循環(huán)，第二層每4m -個循環(huán)、第三層每5m -個循環(huán)。每層均采用從兩頭向中間夾的方式，一頭掘進另一頭立模、澆灌、養(yǎng)護。支護用的腳手架、拱架、模板，拆模后直接從一頭搬到另一頭進行立模。
(5)為防止拱頂和第二次澆灌混凝土下沉開裂，每次澆灌混凝土前在澆灌的底部圍巖先打三排錨桿，錨桿為螺紋鋼+20mm，長度L=1.6m，呈梅花形布置，外露350mm預埋在澆灌混凝土內(nèi)。為保證分次澆灌混凝土的整體性，立三角形的接茬底模，下層澆灌頂部接頭時也采用接茬頂模，接頭處澆灌時用振動棒振密實。
(6)兩頭端墻每層開挖后先采用錨噴臨時支護，一頭的端墻與操作硐室一起從下至上整體一次性澆筑。另一頭端墻待給礦機硐室與原礦倉掘進后與給礦機硐室與原礦倉一起從下至上整體一次性澆筑。
6施工中出現(xiàn)的問題和經(jīng)驗教訓
(1)變配電硐室支護破壞。變配電硐室為破碎硐室的輔助硐室，位于破碎硐室一側(cè)，兩硐室的保安巖柱厚6m，有通道與破碎硐室相通。變配電硐室長9m、寬4m、高4.5m，設計采用錨網(wǎng)噴支護。為存放作業(yè)工具，變配電硐室先施工。在破碎硐室第二層開挖后，變配電硐室位于破碎硐室一側(cè)支護好的邊墻和拱頂，J -現(xiàn)大面積開裂、掉塊。施工方將破壞支護層敲掉，重新打錨桿掛網(wǎng)噴混凝土支護。當破碎硐室第三層開挖后，變配電硐室位于破碎硐室一側(cè)重新支護的邊墻和拱頂，又出現(xiàn)大面積開裂、掉塊。
分析認為由于破碎硐室斷面大，圍巖不穩(wěn)固，每層開挖后，圍巖應力重新分布，根據(jù)圍巖的產(chǎn)狀，變配電硐室與兩硐室間6m的保安巖柱剛好應力集中區(qū)，導致破壞。只有等破碎硐室施工完，圍巖集中應力釋放、圍巖穩(wěn)定后，才能進行加固處理。按分析的結(jié)果進行處理后取得了好的效果。
吸取的經(jīng)驗教訓：大斷面硐室圍巖條件差時，施工會引起圍巖應力的重新分布，其周邊布置的輔助硐室為避免受其影響，應待其完工后再施工。
(2)第一層拱頂澆筑時有一個循環(huán)，由于停電未一次性澆筑完成。在第二層施工時這個循環(huán)作業(yè)部位出現(xiàn)三條小的裂紋，等第三層邊墻澆筑完工后，裂紋的發(fā)展才停止。
吸取的經(jīng)驗教訓：①澆筑一個循環(huán)應一次性澆筑完成，澆筑質(zhì)量才有保證。②當大斷面硐室從上往下澆筑時，每次澆筑的混凝土白重大，澆筑前在澆筑的底部圍巖先打錨桿防止?jié)仓炷料鲁潦峭耆匾模义^桿的規(guī)格與數(shù)量要進行計算。
7、結(jié)語
(1)豐山銅礦第二溜破系統(tǒng)破碎機硐室施工保證了工程質(zhì)量和工程進度，通風、安全、勞動強度都達到了較好的效果，取得了好的經(jīng)濟效益。
(2)上下導硐、天井溜碴、先拱后墻、白上而下分部開挖的施工方法，目前在礦山大斷面硐室（破碎硐室）施工中被廣泛采用，尤其用于中等穩(wěn)定和穩(wěn)定性較差的巖層和圍巖不允許暴露面積過大、時間過長的硐室施工。
相關(guān)破碎機產(chǎn)品：
1、
顎式破碎機
2、
圓錐破碎機
