铜录山铜铁矿主溜井加固实践
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[摘 要]主溜井井筒加固修复时溜井内贮满矿石，每次放矿下降2～3m后人工清理垮塌溜井井壁及松动圈上的浮石，然后打锚杆，挂加固衬板，然后使用钢筋混凝土砌筑，进行修复加固。
[关键词]主溜井垮塌 原因分析 加固修复
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0023-01
前言
铜录山铜铁矿为大冶有色金属有限责任公司主力矿山，三期 （深部开采） 工程溜破系统服务于-365m～-725m段高的矿体开采， 生产能力为2500t/d。主溜井设计净直径为φ=3m，井筒段不支护。为减少矿石落差，主溜井分两段：-425m～-605m段，-605m～-785m段，为减轻矿石对溜井底部结构的冲击，每段有10m的贮矿段，直径变为φ=4.3m，贮矿段采用钢筋混凝土支护，配锰钢板作衬板加固。在-605m中段设有转载硐室，通过布置在转载硐室的刮板输送机将上段主溜井的矿石转入下段主溜井。在-425m、-485m、-605m、-725m中段设有卸矿系统（卸矿坑及分支溜井），主溜井下部与设在-785m中段的破碎硐室相接。
三期工程的矿石主溜井2010年11月正式投入使用， 2012年在年终检修期间，上部-425m～-605m段主溜井出现了垮塌，垮塌区域为-445m至-485m，垮塌高度40米，垮塌断面最大长度11米，最大宽度约9米，体积约1300立方米。
由于该主溜井为矿山唯一生产供矿井，是矿山生产系统的咽喉，还有1000多万吨的矿石需通过该井出矿，为保证矿山安全生产，保护与主溜井相连的溜破系统工程，必须对垮塌段主溜井进行加固修复。
1.主溜井垮塌原因分析
1.1 地质原因
主溜井垮塌段处于半坚硬岩层组，围岩为中风化花岗闪长斑岩，裂隙频率50条/m，R.Q.D值为25～50%。溜井井筒因围岩条件差受放矿冲击磨损作用，导致溜井井筒片邦和塌方，出现大面积垮塌。
1.2 施工原因
主溜井采用普通法施工，分段先行小井先上下贯通，然后扩邦成型。由于分段施工然后扩邦，井筒的垂直度不能很好，矿石下落时，局部溜井井筒凸出部分受冲击的多，应力集中，导致溜井片邦和塌方，出现大面积垮塌。
溜井扩邦成型时，未实行光面爆破作用，爆破产生的爆轰波使围岩条件差的地段的围岩松动圈裂隙扩展，进而形成贯穿的裂缝，会导致溜井受放矿冲击时井筒易出现片邦和塌方。
溜井井筒周围布置的井巷工程较多，有分支溜井、卸载站，观察硐室等，溜井施工完，然后施工这些配套工程，使溜井井筒子受多次开挖采动影响，使溜井井筒围岩松动圈扩大。
1.3 放矿管理原因
由于放矿时，矿石中混入的钢筋、钢丝绳、木头等及粉矿与块矿配比不合理出现的溜井堵塞。处理溜井堵塞一般采用爆破的方式，爆破加剧溜井井筒片邦和塌方。
2.主溜井加固修复方案
主溜井垮塌的段高为40米，离溜井口60m以内，垮塌体积约1300立方米，对垮塌段溜井井筒进行加固修复。
主溜井井筒加固修复时溜井内贮满矿石，每次放矿下降2～3m后人工清理垮塌溜井井壁及松动圈上的浮石，然后打锚杆，挂加固衬板，然后使用钢筋混凝土砌筑，进行修复加固。按中心落矿确定加固修复后井筒中心，井筒净直径为φ3m。衬板使用锰钢板，厚δ=14mm， 用圈卷板机加工，作为混凝土浇筑的模板，自上而下进行。
3.主溜井加固修复施工
3.1 提绞设施布置
在主溜井上口-425M中段卸载站布置溜井加固的提绞设施，天轮平台。
主提升采用Φ1.2m卷扬，配一个5t钩头和一个0.5m？吊桶。吊桶用于上下人员与材料。井筒内配一个Φ2.7m简易吊盘，用2台JZ5/400稳车通过6×19-18.5钢丝绳悬吊，并利用这两根悬吊钢丝绳兼做吊桶的稳绳。吊盘可作为浇筑钢筋混凝土加固井壁时的工作平台，吊盘在地面加工好，在溜井内组装。提绞设施需用的天轮平台，利用硐室里已安装的起重梁布置。溜井布置一趟Φ159溜灰管，由1台JZ-10/600稳车，通过18×7-28钢丝绳悬吊。
3.2 辅助设施
信号：设置两套独立信号系统，每套同时设置声光双显，在-425m中段和吊盘上均可进行操作。
照明：井筒内的作业和吊盘上的行灯电压为36V，采用强光照明灯。
通讯：-425m中段卸载站内设置一部磁石电话与吊盘联系。
风水：从-425m中段卸载站内的风水管上装上相应的2"与1"风水闸阀，然后续接2"与6'的高压胶管送入溜井内。
通风：采用2"压风风管的风作为工作面供风。
测量：在-425m中段井口测定原井筒中心，并在卸矿坑平台上定位好钢丝绞车，下放钢丝中心线，在井筒检查期，绘制井筒断面实测图，为井筒修理提供依据。
辅助设施的管线在-425m中段卸载站安装梁靠井壁悬挂、下放。
3.3 垮塌围岩处理与临时支护
溜井井筒修复时溜井内贮满矿石，每次放矿下降2～3m后，待矿石堆面稳定后，作业人员从-425m卸载站平台乘坐吊桶，携带长短撬棍等工具入井。移动的矿石面做施工平台，用撬棍处理垮塌井壁上的浮石，每组3人，一人作业，两人监护。本段浮石处理完后，进行打锚杆作业，锚杆为φ20螺纹钢，L=2.5～3m，按1m×1m网度施工；然后再喷以50mm厚混凝土作临时支护。再进行下一个溜井垮塌围岩处理与临时支护循环。
3.4 加固修复
溜井垮塌加固修复段高为L=6～12m，根据溜井垮塌实测断面与溜井垮塌围岩处理与临时支护循环次数。在垮塌断面较小处进行安装衬板、钢筋混凝土浇筑加固修复。
按中心落矿确定井筒中心，井筒净直径为φ3m。加固衬板使用锰钢板，厚δ=14mm， 用圈卷板机加工，作为混凝土浇筑的模板， 圈径3m，每圈高度为1.0m，每圈由8块弧长为1295mm的单块组成，每块背面均有19处用δ14锰钢板焊接成T型的生根钩，每块重量约257.2kg。衬板安装前，先安装固定衬板的槽钢 [14a井圈，槽钢井圈，固定于临时支护的锚杆上，锚杆长度不足时接长锚杆。衬板固定在槽钢井圈上。衬板安装好后绑扎双层Ф16钢筋，@250mm，浇筑C30混凝土。混凝土厚度在400～1200mm，局部垮塌过大的，采用块石混凝土壁后充填。
本循环加固修复完成后进行下一循环，自上而下进行。
4.主溜井加固修复效果
本次主溜井加固施工从2013年1月20日到2月25日，历时35天，施工过程安全；加固用C30混凝土630m？，充填块石混凝土670m？，钢材量65吨。加固后的溜井使用两年多（到2015年6月），井筒内还未出现大面积的衬板脱落，加固效果达到了预期目标。
5.结束语
矿山矿石主溜井是矿山生产系统的咽喉， 垮塌后主溜井加固，安全风险大，投资大，工期紧，矿山需停产，严重影响矿山生产任务的完成，对矿山安全带来很大的压力。
主溜井应推广天井钻机施工，溜井的配套工程应同步施工；矿山要加强主溜井放矿管理，溜井堵塞后放炮处理，是造成溜井大面积垮塌的重要原因；主溜井选址因条件受限，通过围岩条件差时设计应采用加强支护方式；主溜井如发现局部出现垮塌要及时加固修复。
参考文献
[1] 刘育明、卢忠秀，大冶有色金属公司铜绿山铜铁矿深部开采可行性研究报告[R]，[610-2004]工 程，中国恩菲工程技术有限公司，2004年；
[2] 候鹏翔主编，采矿设计手册井巷工程卷[M]，北京：中国建筑工业出版社， 1989年
作者简介
尹传宇（1980-1-10），男，湖北鄂州人，湖北鑫力井巷有限公司，助理工程师，主要从事矿山井巷工程施工技术与管理工作。