水平深孔階段礦房采礦法結構參數(shù)和采準

階段高為40-60m，礦塊沿礦體走向布置時，礦房長度為20-40m。礦房寬度是礦體水平厚度。礦塊垂直礦體走向布置時，礦房長度是礦體水平厚度。礦房寬度為20-30m，其余結構參數(shù)和采準巷道布置見圖1，沿間柱寬度中心線，靠近礦體圍巖掘進入行通風天井。沿天井按水平深孔排距(2.5-3m)掘進鑿巖聯(lián)絡巷道，并把鑿巖聯(lián)絡巷道進入礦房的部分擴大成鑿巖硐室。硐室平面直徑3.5-4m，高約3m。

水平深孔階段礦房采礦法是指在礦房中用水平深孔向下面的空場落礦的階段礦房采礦法 。

常用中深孔擴漏、拉切割槽和形成拉底空間?；夭捎玫乃缴羁淄ǔＪ巧刃尾贾玫?，最小抵杭線為2.5-3m。炮孔末端間距是最小抵抗線的1-1.3倍。鑿巖設備用YQ-100型鉆機。鑿完礦房的全部水平深孔和形成拉底空間后，開始自下而上分層爆破水平深孔。最初一次爆1-2排。隨著空場增大，增加一次爆破排數(shù)。主要用30或55kW電耗設備出礦。每次爆下礦石不全放出、以免下次爆破沖壞底柱 。

水平深孔階段礦房采礦法適用于礦體形狀規(guī)則，礦體中不含夾石，礦石品位均勻，礦巖穩(wěn)固的急傾斜厚礦體和任意傾角的極厚礦體。

與垂直深孔階段礦房采礦法相比，水平深孔階段礦房采礦法切割工作量小，回采工藝簡單，但掘進鑿巖聯(lián)絡巷道和鑿巖碩室的出碴作業(yè)笨重，水平深孔易偏斜。天井鑿巖崩礦時裝藥困難，大塊產(chǎn)出率大，空場易失穩(wěn)。20世紀80年代中期中國錦屏磷礦的水平深孔階段礦房采礦法的技術經(jīng)濟指標是：礦房生產(chǎn)能力360-500t/d；采準比4.5-6.5m/t；YQ-100型潛孔鉆機臺效252t/臺·班；2DPJ-30型電耙臺效120-180t/臺·班；礦石損失率12.9%-18%；礦石貧化率9.02%-12%；回采工人勞動生產(chǎn)率22. 5t/人·班。切割回采落礦直接成本1.51-2.17元/t。這種采礦方法的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)掘進出碴機械化，提高水平深孔的鑿巖爆破質量，降低大塊產(chǎn)出率 。2100433B

1.礦房已充填完時的頂柱和上階段底柱的回采

用空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法。用空場采礦法回采時、要求頂?shù)字V巖穩(wěn)固，上階段的膠結充填體或混凝土底柱強度足夠。采用該法回采礦柱，有兩種較好的回采方法：

(1)先用充填采礦法回采頂柱，然后用房柱采礦法回采底柱，回采上面分層時，構筑混凝土柱支護采場的人工頂板，回采下面分層時，將混凝土柱下面的礦石留作礦柱；

(2)將頂?shù)字斪饕粋€分段用分段礦房采礦法回采。

用充填采礦法回采時，如果礦巖穩(wěn)固性允許，則應盡量用上向分層充填采礦法回采，回采礦房的同時。將頂?shù)字黄鸹夭赏辍８鶕?jù)頂?shù)字牡V巖穩(wěn)固程度、分層而積和分層位置。按不同的采充循環(huán)回采分層；在采出分層礦石后對分層一次接頂充填；將一個分層劃分為幾個分區(qū)回采、對每個采出礦白后的分區(qū)一次接頂充填；將一個分層劃分為許多條進路回采，對每條采出礦石后的進路一次接頂充填。采用采充循環(huán)的原則是：分層即上階段礦房底越近，使未充填的空間越小以從充填滯后采出的時間越短、加強采場頂板管理，保證作業(yè)安全的主要措施是提高上階段礦房的充填體強度，使其允許水平暴露的面積滿足回采底柱的需要：正確選定分層采充循環(huán)、控制充填滯后距離和時間，保證接頂充填質量，留點柱或用錨索加固等。如果頂?shù)字V巖不穩(wěn)固，用上向回采不能保證作業(yè)安全時，則用下向分層充填采礦法回采已充填完礦房的頂?shù)字７謱佑闷叫谢蛏刃芜M路回采。

用崩落采礦法回采已充填礦房的頂?shù)字?，與回采間柱相同，但只用于礦房用非膠結充填的特殊情況下?；夭煞椒捎梅謱颖缆洳傻V法或分段崩落采礦法。

2.擴房已充填時間柱的回采

用空場采礦法回采時，要求間柱礦巖穩(wěn)固、礦體規(guī)整、傾角適宜、以及養(yǎng)護28天的礦房膠結充填體的強度大于1-4MPa，可用房柱采礦法、留礦采礦法或階段礦房采礦法回采。使用這些采礦法回采間柱的工藝與用于對礦房回采的工藝基本相同。但因礦柱的兩側均為充填體而需采取一些必要的技術措施，如：在靠近充填體處注意炮孔布置和裝藥量，以防破壞充填體，相鄰間柱不宜同時回采。用空場采礦法采出間柱后多用水砂或廢石一次充填。

充填采礦法回采間柱適用于當?shù)V房用帶混凝土隔墻的非膠結充填時和當?shù)V房雖用膠結充填，但因礦石或圍巖不夠穩(wěn)定、礦體形態(tài)復雜或傾角較緩而不適合于用空場采礦法回采的情況。當?shù)V巖比較穩(wěn)固時用上向充填采礦法。其采充關系隨礦巖穩(wěn)固程度而異，可按分層或進路充填。當?shù)V巖不穩(wěn)固因而允許暴露的面積很小時，可用下向分層充填采礦法或方框支架充填采礦法回采。

分層崩落采礦法分段崩落采礦法回采間往適用于礦房用千式充填或礦房堆滿崩落巖石的情況。這些崩落采礦法的結構參數(shù)需要根據(jù)礦石穩(wěn)固性、間柱寬度和十式充填材料或崩落巖石的壓實程度等確定。以便降低礦石損失與貧化等。崩落采礦法間采間柱不能用于地表不允許陷落的情況 。

水平深孔對穿錨索施工工法適用范圍

《水平深孔對穿錨索施工工法》適用于對厚度在70米以內(nèi)的巖體或建筑物的加固，宜用于雙線船閘、地下洞群、地下廠房及地下建筑物進出口巖體或結構的加固。

水平深孔對穿錨索施工工法工藝原理

《水平深孔對穿錨索施工工法》的工藝原理敘述如下：

在巖體中鉆孔（或在新澆混凝土結構內(nèi)預留孔），穿入由數(shù)股鋼絞線編制組成的束體，采用液壓千斤頂，通過兩端的承力結構（墊座）對束體進行預緊、張拉和鎖定，從而實現(xiàn)主動給巖體或結構加力的作用，起到主動控制巖體或結構變形和提高巖體或結構穩(wěn)定能力的目的。

錨孔導直工藝。主要是根據(jù)杠桿原理，設正副導正器。主導正器是控制釬頭導直，副導正器是控制鉆桿重力作用下的自然彎曲，副導正器可根據(jù)實際孔深可多設。

鉆孔消塵工藝。利用雙臂鉆桿的環(huán)狀間隙向孔內(nèi)沖擊器附近注水，使粉塵與水通過風水壓差作用，在孔內(nèi)充分混合成水泥漿狀物排出孔口外，從而達到除塵的目的。

穿束工藝。采用一端用小型卷揚機牽引，另一端用人工理順推遞，完成穿束工藝。

水平深孔對穿錨索施工工法施工工藝

《水平深孔對穿錨索施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 工藝流程

水平深孔對穿錨索施工工藝流程見圖1。

• 操作要點

一、施工準備

錨索施工前做好以下準備工作：搭設施工平臺（鋼管排架）、孔位測量放樣、機具安裝調試、材料及風水電準備等。

為保證錨索鉆孔的開孔偏差不大于10厘米，使用滿足設計精度要求的測量儀器進行開孔定位。

二、造孔

測量布孔后用測量儀器輔助鉆機就位，然后固定鉆機，保證鉆桿中心線與錨索孔中心線重合，確保錨孔開孔孔位和孔軸線符合設計要求。為保證錨孔鉆進的孔斜符合設計要求，開孔進尺5米后對錨孔的孔斜進行一次檢測，校對和調整鉆孔參數(shù)，必要時采取糾偏措施（使用導直器、扶正器等）；此后每鉆進10米對錨索孔的孔斜進行一次檢測，以便及時校對和更改鉆孔參數(shù)。

錨索孔鉆進過程中，認真做好鉆孔進尺記錄（包括鉆孔的尺寸、回水顏色、鉆進速度和巖粉狀態(tài)等數(shù)據(jù)），對每一段的地質情況作一個評價，為下一步地質缺陷處理或灌漿施工提供依據(jù)。

在鉆孔完畢后，連續(xù)不斷地用高壓風水將孔道內(nèi)的鉆孔巖屑和泥砂沖洗干凈，直到回水變清、鉆孔徹底沖洗干凈為止；在安裝錨索前將鉆孔孔口堵塞保護。

通過新澆混凝土結構的錨索按設計和規(guī)范要求在錨索孔部位的混凝土結構內(nèi)預留錨孔。

三、驗孔

水平深孔對穿錨索驗孔主要采用經(jīng)緯儀和全站儀對錨索孔兩端孔口坐標進行測量，并與設計值相比較，求出終孔孔軸偏差。如果在驗孔過程中發(fā)現(xiàn)錨孔為弧形，可使用磁方位攝影測斜法等對部分孔段進行輔助驗孔。錨索孔驗收完畢后，須做好孔口保護工作。

四、錨索地質缺陷處理

1.錨索孔口地質缺陷處理

為保證錨索承壓墊座混凝土的施工質量，在錨索穿索施工前對錨索孔口承壓墊座混凝土基礎的地質缺陷及時進行處理，以免造成錨索張拉時墊座混凝土開裂破壞或錨索張拉后預應力損失較大的情況發(fā)生。缺陷處理一般先將孔口周圍巖面清理干凈，同時對松動塊體進行清撬處理，大型塊體預先采用錨桿加固，并在光滑巖面上增加適量的抗滑鋼筋。

2.錨索孔圍巖灌漿處理

對于破碎帶或滲水量較大的圍巖（即鉆孔過程中遇到不回風、不回水、塌孔、卡鉆等現(xiàn)象），經(jīng)確認為地質缺陷后，對錨孔進行圍巖灌漿，采用分段固結灌漿、掃孔鉆進的方法進行處理。圍巖灌漿過程中如灌入量較大且不起壓，可間歇12小時后再復灌。灌漿結束3天后才能進行錨孔掃孔作業(yè)。

五、編索

編索采用車間生產(chǎn)方式，將鋼絞線平放在車間工作平臺上，對單根鋼絞線進行除污、除銹并編號，按結構要求編制成束后對應錨索孔號進行掛牌標識。針對每一個錨索，精確計算鋼絞線的下料長度（長度須滿足結構設計和工藝操作的要求，根據(jù)錨索實際孔深、錨具厚度、張拉設備工作長度、測力計裝置的厚度和調節(jié)長度等確定）；下料前先檢查鋼絞線的表面，沒有損傷的鋼絞線才能使用；下料時采用電動砂輪切割機切割，下料誤差不得大于5厘米。錨索鋼絞線按照設計結構編制，導向帽、隔離架等設置符合設計要求，灌、回漿管采用無鋅鉛絲按要求綁扎（不得使用鍍鋅鐵絲作捆綁材料）。錨索捆扎完畢后采取保護措施防止鋼絞線銹蝕。

無粘結錨索兩端的鋼絞線應去皮和清洗；去皮采用電工刀切口、人工拉皮；清洗時用專用工具將鋼絞線松開，用汽油人工逐根清洗，干凈棉紗擦干，其長度按設計要求，誤差控制在1厘米以內(nèi)。普通錨索的鋼絞線也要用干凈棉紗進行擦拭，保證其表面無銹斑、油污及雜質。

六、穿束

1.束體運輸。

束體水平運輸?shù)姆椒?，交通條件好的，采用人工或拖車運輸。交通條件差的，采用人工或拖車運輸?shù)骄o靠現(xiàn)場附近，然后采用簡易纜索（鋼絲繩和滑輪組合）運輸。運輸過程中，每2.0米應設一個支點，轉彎半徑以不改變束體結構為限，一般轉彎半徑不小于5.0米。

2.穿束。

穿束一端采用人工推送，另一端用小型卷揚機配合牽引，完成穿束工序。穿索時要注意保持束體平順，不得損傷束體結構。穿束完成后，要認真檢驗兩端孔口外束體長度是否滿足后續(xù)施工工藝要求，并及時做好外露束體的保護工作。

七、承壓墊座混凝土澆筑

承壓混凝土墊座澆筑是在穿束工序完成后進行。墊座混凝土澆筑時，先清理錨孔孔口周邊圍巖巖面及松動巖塊，然后安裝鋼套管、鋼墊板、鋼筋網(wǎng)，再進行立模、驗倉和澆筑。安裝時，保證預埋的鋼套管中心線和鉆孔軸線重合，鋼墊板與鉆孔軸線垂直。墊座混凝土宜采用R₇350號混凝土（二級配），體配合比由試驗確定。墊座混凝土采用小型拌合機拌制，人工喂料，軟軸振搗器分層振搗密實，施工中要特別注意對邊角部位混凝土的振搗。

八、預緊張拉

在承壓墊座混凝土強度達到設計要求后進行錨索預緊張拉施工。對穿錨索兩端要分別進行預緊，先采用預緊千斤頂對每根鋼絞線進行2次以上的預緊，使錨索每股鋼絞線受力均勻。預緊采用單根鋼餃線對稱和多次循環(huán)預緊方式，先對中間軸心1根鋼絞線預緊，再由外及里對稱預緊，預緊荷載宜為0.2-0.3倍設計張拉力。每根鋼絞線以兩次預緊伸長長度差不超過3毫米為限，伸長長度差超過3毫米的鋼絞線則進入下一循環(huán)繼續(xù)預緊，如此反復，直至每根鋼絞線伸長長度差均不超過3毫米，且每股鋼絞線的預緊實際伸長位移應大于預緊理論伸長位移。

整體張拉采取分級進行的方法，根據(jù)設計張拉力來確定分級噸位和級數(shù)，張拉力逐級增大，其最大值為錨索設計荷載的1.03-1.1倍，張拉升荷速率每分鐘不得大于設計張拉力的10%。每級張拉結束時需要穩(wěn)壓一定的時間（一般為5-7分鐘），達到最終設計張拉噸位結束張拉時，要穩(wěn)壓的時間更長些（宜采用10-20分鐘），以減少應力損失，保證錨固效果。整體張拉過程中，采用精度為1毫米的鋼尺對鋼絞線的每級伸長值進行測量，并與理論計算伸長值進行對比分析。當每一級的實測伸長值大于理論計算伸長值10%或小于5%時暫停張拉，待查明原因并及時采取措施予以調整后方可繼續(xù)張拉。

長度超過24米的對穿錨索宜采用兩端同步張拉。

對設計上要求安裝測力計的錨索，應先安裝好測力計，測量測力計原始數(shù)據(jù)后，在監(jiān)測人員的指導下進行預緊和張拉鎖定施工。

對設計上要求做驗收試驗的錨索，應先按驗收試驗的要求進行驗收試驗。驗收試驗滿足設計要求后，再卸荷，重新張拉機具，再按預緊、張拉要求實施。

九、封孔灌漿

為減小錨索鋼絞線在高應力狀態(tài)下的應力損失，張拉鎖定后（或在補償張拉工作結束經(jīng)檢查確認錨索應力已達到穩(wěn)定的設計值后）立即進行封孔灌漿。

封孔灌漿采用錨索的灌漿管從錨具系統(tǒng)中的灌漿孔施灌，采用有壓循環(huán)灌漿方式進行，灌漿壓力一般為0.5-0.7兆帕。灌漿前先檢查灌漿管是否暢通，若灌漿管堵塞及時采取有效的措施進行處理，保證錨索封孔灌漿的密實度；處理措施主要為采用排氣管或備用管灌漿，加鉆孔排氣等措施進行灌漿等。為保證所有空隙都被漿液回填密實，在漿液凝固到不自孔中回流岀來之前，保持0.3-0.4兆帕的壓力進行屏漿。結束灌漿的控制標準為：灌漿量大于理論吃漿量，回漿比重不小于進漿比重，且穩(wěn)壓30分鐘，孔內(nèi)不再吸漿，進、排漿量一致。

錨索孔巖石破碎的部位可能存在裂隙與開挖巖面相通而漏漿，在進行灌漿時要邊灌漿邊用速凝劑封堵裂隙，同時灌漿壓力要適當減小，通過延長屏漿時間來保證灌漿的密實性，必要時采用間歇灌漿法施工。

十、外錨頭保護

錨索灌漿完成后錨具外的鋼絞束留存5-15厘米，其余部分采用砂輪切割機切除；然后將工作錨具和留存的鋼絞線端頭清洗干凈，并對墊座混凝土進行鑿毛，最后涂環(huán)氧保護層和澆10-20厘米厚的混凝土保護帽，完成對外錨頭的保護。

《水平深孔對穿錨索施工工法》的應用實例如下：

在三峽船閘施工中，采用南、北坡與巖體深部的排水洞對穿、中隔墩兩側相互對穿的形式共施工3000千牛級水平深孔對穿錨索1987束（三峽船閘水平深孔對穿錨索布置見圖2），有效保證了三峽船閘兩側高邊坡、直立墻及中隔墩直立墻的安全穩(wěn)定，減輕了與閘槽開挖的相互干擾。三峽船閘水平深孔對穿錨索布置如圖2所示。

• 造孔

三峽船閘錨索施工在高排架平臺上進行，選用DKM-1型鉆機和MZ165D型鉆機，采用全斷面風動沖擊鉆進法鉆孔。錨索孔徑為165毫米，對穿錨索施工水平孔孔斜控制在孔深的1%以內(nèi)。

為提高錨索孔斜施工質量，三峽船閘錨索施工中采用導直鉆進工藝，具體如下：

鉆孔偏斜主要由兩個方面的原因造成，一是鉆具與鉆桿結構特征造成的自然偏斜，二是鉆進過程中長度較大的鉆桿在強大鉆進壓力下造成的彎曲；導直鉆進工藝包括對這兩方面鉆孔偏斜的控制。

1.鉆具自然偏斜誤差與控制

鉆具包括鉆頭、沖擊器，全長1.45米，頭部直徑ф165，尾部直徑ф136；后部接細小鉆桿，在水平鉆孔中具有自然偏斜角。鉆進過程中當鉆進到鉆桿第一撓曲波長時，在自重力作用下鉆桿開始呈拋物線下垂，鉆進越深，垂曲距離越大。為克服這種自然偏斜造成的鉆孔精度誤差，保證鉆孔精度，在沖擊器后部安裝一較大直徑的鉆具扶正器，見圖3-圖5。

試驗表明對上述鉆具配備的扶正器參數(shù)如下：長度0.3-0.5米，直徑ф158-ф160，表面刨槽凸棱，表面冷壓合金柱齒與表面貼平，增加耐磨能力和加大導風排碴效果，減小重復破碎保證進尺效率。

2.鉆桿彎曲與控制

三峽船閘錨索孔深普遍在30-50米，使用ф89鉆桿，其徑長比約為：3/1000-18/10000，其變曲度發(fā)生在孔內(nèi)回轉時，螺旋彎應力導致鉆桿自轉（繞鉆桿中心軸轉動）；加上軸向壓力，偏斜力成倍上升，沿重力方向偏斜越來越嚴重。

控制鉆桿彎曲的方法：加強鉆桿剛度，采用ф89雙壁鉆桿和增大鉆桿直徑至ф108，來提高鉆桿剛度；增加鉆桿扶正器，延長鉆桿彎曲波長，即在彎曲半波長位置增加扶正器支點。這樣可以使鉆桿繞著鉆孔軸心，沿孔壁滑動做公轉運動，使孔軸心呈直線延伸，減小彎曲力，減輕鉆機負荷，達到水平成孔效果。

兩種措施構成了導直鉆進工藝，結構如圖6。

該鉆具組合在三峽船閘錨索施工中造孔4300余個，孔斜誤差≤1%的成孔保證率達80%以上。

• 編索

編索采用車間生產(chǎn)方式，將鋼絞線平放在車間工作平臺上，對單根鋼絞線進行除污、除銹并編號，按結構要求編制成束后對應錨束孔號掛牌，出廠前進行驗收。對穿錨索張拉端采用OVM夾片式錨具，下料長度按錨索實際孔深、錨具厚度、張拉設備工作長度、錨索測力計厚度和調節(jié)長度的總和考慮。由于邊坡起伏較大，綜合考慮各影響因素，對穿錨索實際施工中下料長度按實際孔深加上2.4-3米控制，鋼絞線采用砂輪切割機切割。

• 穿索

編制好的錨索用人工水平運輸?shù)较鄳课?，采用人工、滑輪掛鉤或小型起重機將錨索運送到相應的施工排架平臺上，人工穿索，穿索時注意保持索體平順。

• 承壓墊座混凝土澆筑

承壓墊座混凝土內(nèi)設置的鋼套管、鋼墊板、鋼筋網(wǎng)及灌漿套管在車間進行加工，現(xiàn)場調整安裝。安裝前將孔口周圍巖面清理干凈并處理松動塊體，安裝時保證預埋的鋼套管中心線和鉆孔軸線重合，鋼墊板與鉆孔軸線垂直。立模后，進行開倉驗收合格方可澆筑。墊座混凝土采用R₇350號混凝土（其配合比見表2），小型拌合機拌制，人工喂料，管式振搗器分層振搗密實。

• 預緊張拉

錨索承壓墊座混凝土澆筑7天后采用YKD-18型千斤頂進行單根預緊，預緊噸位為30千牛。

預緊完成后采用YCW-400型千斤頂進行整體張拉，分級張拉程序為：預緊→750千牛（25%P）→1500千牛（50%P）→2250千牛（75%P）→3000千牛（100%P）→3450千牛（115%P）；每一級穩(wěn)壓7分鐘，最后一級穩(wěn)壓15分鐘。后期錨索施工不進行超張拉，分級張拉程序為：預緊→800千牛（27%P）→1450千牛（48%P）→2100千牛（70%P）→2750千牛（92%P）→3000千牛（100%P）；每一級穩(wěn)壓5分鐘，最后一級穩(wěn)壓10分鐘。

• 封孔灌漿

錨索張拉鎖定后立即進行封孔灌漿，灌漿壓力0.2-0.7兆帕，并漿壓力0.2兆帕，并漿時間30分鐘，漿液配合比見表3。

• 外錨頭保護

錨索在張拉鎖定并完成封孔灌漿后，將錨具外的鋼絞束留存50毫米，其余部分采用砂輪切割機切除；然后將工作錨具和留存的鋼絞線端頭清洗干凈，并對墊座混凝土進行鑿毛，最后涂環(huán)氧保護層和澆200毫米厚的混凝土保護帽（