銅綠山銅礦礦石主溜井的加固修復(fù)

王能靜

(湖北鑫力井巷有限公司, 湖北大冶市 435100)

銅綠山銅礦礦石主溜井的加固修復(fù)

王能靜

(湖北鑫力井巷有限公司, 湖北大冶市 435100)

礦石主溜井是大中型礦山的生產(chǎn)咽喉，由于經(jīng)年累月承受著礦石的沖擊、碰撞、地質(zhì)風(fēng)化以及滲水等因素的綜合影響，主溜井垮塌成為礦山的常見現(xiàn)象。針對銅綠山礦礦石主溜井的大面積垮塌、片幫，提出了可行的方法與合理方案對其進(jìn)行加固修復(fù)，成功地消除了安全隱患。

礦石主溜井；垮塌；加固修復(fù)

大中型礦山的礦石主溜井是礦山生產(chǎn)的咽喉,它承擔(dān)著各中段的礦石下溜、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲存任務(wù),對礦山的生產(chǎn)影響巨大。由于每天承受著礦石的沖擊、碰撞、地質(zhì)風(fēng)化以及滲水因素的綜合影響,主溜井垮塌現(xiàn)象為礦山所常見。為了減少主溜井垮塌對生產(chǎn)經(jīng)營的影響和消滅安全隱患,主溜井的加固修復(fù)是非常必要的。本文結(jié)合銅綠山銅礦三期工程礦石主溜井垮塌加固修復(fù)的施工,談?wù)劦V山礦石主溜井被破壞后的修復(fù)措施與對策。

1 礦石主溜井存在的主要問題

銅綠山銅礦三期工程溜破系統(tǒng)于2010年建成投產(chǎn),主要包括:-785 m中段破碎硐室,-812 m中段皮帶道、箕斗裝載硐室,-605 m中段礦石轉(zhuǎn)載站, -425,-485,-605 m三個中段的礦(廢)石卸礦硐室和卸載站,-605～-785 m礦(廢)石溜井各1條,以及各中段與之相通的Φ3 m分支溜井等。其中礦石溜井設(shè)計直徑為3 m,總長度為360m,由2段組成, 在-605 m中段進(jìn)行倒段中轉(zhuǎn),第一段為-425～-605 m,第二段為-605～-785 m。溜井所在區(qū)域的圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石富含水份,還有兩個節(jié)理面從井中穿過,加內(nèi)落礦時的沖擊,溜井聯(lián)絡(luò)巷與主溜井結(jié)合部出現(xiàn)大面積垮塌、片幫。根據(jù)現(xiàn)場察看和提供的資料得知,垮塌范圍為聯(lián)絡(luò)巷的上方約20 m,至下方約15 m(-705～-740 m),總高度為35 m,最大寬度約6 m,估計垮塌量約1200 m3。

礦石主溜井擔(dān)負(fù)著銅綠山礦井下主要采礦中段-425 m水平的轉(zhuǎn)段儲礦任務(wù),對該礦的生產(chǎn)經(jīng)營有著重要作用,因此必須保證它的安全正常運(yùn)行。如果已出現(xiàn)問題的溜礦井不進(jìn)行加固修復(fù),任其進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大,會對周邊的構(gòu)(建)筑物造成破壞,并構(gòu)成極大的安全隱患。尤其是-785 m破碎硐室明顯受到影響,而且還會給以后的修復(fù)加固帶來更大的施工難度、安全隱患、費(fèi)用投資,以及增加停產(chǎn)時間。經(jīng)綜合權(quán)衡分析,礦山?jīng)Q定,在春節(jié)檢修期間組織人員對礦石主溜井的垮塌區(qū)域進(jìn)行加固修復(fù)。

2 加固修復(fù)施工方案

礦石溜井垮塌區(qū)域所在水平是一個盲中段,施工人員、材料必須經(jīng)多中段周轉(zhuǎn)才能到達(dá)。根據(jù)礦石溜井垮塌區(qū)域的現(xiàn)狀,結(jié)合所在生產(chǎn)水平的運(yùn)輸條件,考慮施工場地狹窄,施工人員、材料上下困難,以及施工時的安全風(fēng)險程度、工期要求、投資費(fèi)用和施工期間春節(jié)氣氛對施工人員的心里影響等諸多因素,綜合制定如下施工方案。先自上向下分段放碴、安檢、素噴至底部,然后再搭設(shè)腳手架,自下而上分段進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)和加固。首先于-605 m中段布置好提絞系統(tǒng),提前將-785～-605 m礦石溜井內(nèi)裝滿礦石,然后施工人員在礦石溜井-605 m卸礦坑處乘坐自制吊籃下入井內(nèi),由上向下進(jìn)行安全處置。此時,在礦石溜井下端-785 m破碎硐室內(nèi),按井內(nèi)2 m段高循環(huán)開停破碎機(jī)落礦,同步配合溜井內(nèi)的安檢工作,溜井內(nèi)施工人員站在靜止礦石面上進(jìn)行撬浮石和臨時噴砼支護(hù)。

按照上述施工方法,把整個垮塌區(qū)域及以上的井筒安全處理完畢后,在垮塌區(qū)域最底部位置的礦石堆面上安裝一鋼平臺,并在鋼平臺上搭設(shè)腳手架,開始由下向上逐段對垮塌井壁采用錨桿、綁扎鋼筋、預(yù)埋鋼襯軌、架立模板和澆(噴)砼支護(hù)。擬定-725 m水平以下段采用預(yù)埋鋼襯軌和鋼筋砼支護(hù),-725m水平以上段采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。在整個施工期間所用的施工材料備件,都從-605 m中段經(jīng)卷揚(yáng)下放到井內(nèi)工作面,而施工人員的上下分兩個階段,在未施工到-725 m水平前乘坐吊桶或吊籃,當(dāng)超過-725 m以下時,則從-785 m中段盲主井馬頭門處上至井內(nèi)梯子間攀爬到-725 m工作水平。

3 施工前的準(zhǔn)備工作

3.1 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

(1)先于-605 m中段井口測定原井筒中心,并在卸礦坑平臺上定位好鋼絲絞車,下放鋼絲中心線,在井筒檢查期間,繪制井筒斷面實(shí)測圖,為井筒修理提供依據(jù)。

(2)在-605 m卸礦硐室內(nèi),按照設(shè)計圖把卷揚(yáng)機(jī)與穩(wěn)車基礎(chǔ)場地清理出來,并拆除橫跨在卸礦坑基礎(chǔ)上妨礙吊桶下放的組合鋼梁和橫梁。

(3)在-605 m中段卸礦硐室內(nèi)安裝施工需用的提絞設(shè)備與設(shè)施；

(4)加工制作自制吊籃并分片運(yùn)輸?shù)?605 m卸礦硐室內(nèi),現(xiàn)場焊接組裝和懸掛；

(5)向-785～-605 m礦石溜井內(nèi)灌注礦石。

3.2 輔助設(shè)施

(1)信號:電源采用36 V安全電壓,設(shè)置2套獨(dú)立信號系統(tǒng),同時設(shè)置聲光雙顯,信號一采用紅光、電鈴,用于控制吊籃或吊桶的升降；信號二采用綠光、電鈴,用于控制溜灰管的升降和砼的溜放。在-605 m中段和吊籃上均可進(jìn)行信號操作。

(2)照明:井筒內(nèi)的安全檢查和吊籃上的行燈均采用36 V安全照明,或采用強(qiáng)光照明燈。照明燈線采用YC2×1.5電纜。

(3)通訊:-605 m中段卸礦硐室內(nèi)設(shè)置一部市網(wǎng)電話,井內(nèi)吊籃上配磁石電話與井口上下聯(lián)系。

(4)供風(fēng)供水:在-605 m中段卸礦硐室安裝風(fēng)水閘閥,然后續(xù)接高壓膠管送入井內(nèi)。

(5)電源:施工期間的電源從-605 m中段卸礦硐室內(nèi)的重板給礦機(jī)配電箱內(nèi)取用。

(6)通風(fēng):在井內(nèi)垮塌區(qū)域施工時的通風(fēng),-725 m水平以上段的通風(fēng)借助壓風(fēng),-725 m水平以下段,因與盲主井聯(lián)絡(luò)道貫通,可形成自然通風(fēng)。

4 加固修復(fù)施工

(1)-605 m中段卸礦硐室清理及安裝Φ0.8 m卷揚(yáng)和5臺穩(wěn)車；

(2)-725 m中段聯(lián)絡(luò)道內(nèi)清理粉礦；

(3)懸掛自制吊籃和下料管、風(fēng)水管。

4.1 施工順序

加固修復(fù)施工順序見圖1。

圖1 加固修復(fù)施工順序

4.2 主要工序施工方法

4.2.1 提絞設(shè)備布置安裝

井內(nèi)提升采用Φ0.8 m卷揚(yáng),配一個2 t鉤頭和一個0.5 m3吊桶。為使井內(nèi)吊桶安全上下,自制了一個簡易吊籃,用2臺JZ5/400穩(wěn)車通過6× 19-18.5鋼絲繩懸吊,并利用這兩根懸吊鋼絲繩兼做吊桶的穩(wěn)繩。提絞設(shè)施需用的天輪平臺,可充分利用硐室內(nèi)已安裝的起重梁。井內(nèi)布置的管路有Φ159mm溜灰管,由1臺JZ-10/600穩(wěn)車通過18×7 -28鋼絲繩懸吊；Φ50 mm風(fēng)管與Φ25 mm水管,用一臺JZ-5/400穩(wěn)車通過6×19-15.5鋼絲繩懸吊。卷揚(yáng)機(jī)和穩(wěn)車的固定按照常規(guī)方法,在其底座周圍打8～10根Φ25 mm×1500 mm錨桿,然后用氧割將外露的300～400 mm端部煨彎并扣于底座上,再焊接牢固。

4.2.2 井內(nèi)安全檢查處理

施工人員在-605 m卸礦平臺乘坐安裝有36 V行燈照明及信號裝置的吊籃,攜帶長短撬棍等工具,由上向下逐段進(jìn)行井內(nèi)安檢處理,施工人員井內(nèi)作業(yè)時,每次排放礦石2 m段高,待礦石堆穩(wěn)定后,站在礦石面上用撬棍處理井壁上的浮石,必要時采取臨時噴砼支護(hù)和打Φ20 mm×1600 mm錨桿,噴砼厚度為d＝50 mm。

4.2.3 垮塌區(qū)加固修復(fù)

擬定-725 m水平以上段采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。-725 m水平以下段,對未損壞的原井壁繼續(xù)采用錨噴網(wǎng)支護(hù),而垮塌呈斜坡狀的部分采用預(yù)埋鋼襯軌,并綁扎雙層鋼筋后澆砼支護(hù)。

(1)-725 m水平以上段加固修復(fù)。當(dāng)井內(nèi)礦石面下落至垮塌區(qū)域頂端時,施工人員員由-605 m中段卸礦硐室乘坐吊桶或吊籃到達(dá)井內(nèi)工作面,站在靜止的礦石面上開始對需加固修復(fù)的井壁先進(jìn)行安檢處理,再環(huán)四周打Φ25 mm×2000 mm水泥錨桿,網(wǎng)度1000 mm×1000 mm,呈梅花型布置,錨固采用快凝水泥卷,錨固長度1000 mm,錨桿尾部綁扎Φ12mm鋼筋,并噴砼100mm支護(hù)。施工時需要的錨桿、鋼筋等材料,在-605 m中段捆綁好。利用卷揚(yáng)提吊下放到井內(nèi)工作面,噴漿所用的砂石料與噴漿機(jī),都布置在-605 m中段卸礦硐室內(nèi),噴漿料通過井內(nèi)懸吊的Φ159mm溜灰管下放,在近工作面時安裝緩沖器或管徑變頭,將管徑變成Φ50 mm,便于聯(lián)接噴漿管。噴漿前為保證質(zhì)量,應(yīng)用水沖洗井壁上粘結(jié)的礦粉,另外添加砼速凝劑,以提高砼早期強(qiáng)度。

由于上述各工序施工是隨井內(nèi)礦石以2 m段高下移逐段循環(huán)進(jìn)行,勢必存在較多施工接縫,施工中按規(guī)范要求保證鋼筋搭接頭符合標(biāo)準(zhǔn)、砼面接茬牢固。

(2)-725 m水平以下段加固修復(fù)。進(jìn)入-725 m水平以下重點(diǎn)加固修復(fù)段時,應(yīng)按照方案設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場井壁垮塌范圍大小、形狀,適當(dāng)調(diào)整斜坡段加固的起點(diǎn)位置和坡度,以確保重點(diǎn)加固段施工質(zhì)量。該段要先自上而下進(jìn)行噴錨網(wǎng)支護(hù),以根據(jù)垮塌實(shí)況調(diào)整加固參數(shù),然后自下而上分段搭設(shè)腳手架,打錨桿,綁扎雙層鋼筋、固定定位梁、焊接鋼襯軌、堵縫(或支模)和現(xiàn)澆砼直至-725m水平。在-725m水平以上聯(lián)絡(luò)道口再砌筑擋墻,并留有供人員出入的觀察孔洞。

為了方便重點(diǎn)加固部位底層雙層鋼筋和定位梁的固定,在第一次自上而下支護(hù)時,有意將這部分只設(shè)錨網(wǎng)而不噴砼。鋼軌的定位由在錨桿上焊接的間距為900 mm的定位16槽鋼支撐,槽鋼面要保證過渡平直,同時還要保證各層槽鋼面符合設(shè)計坡度。各槽鋼的長度按照現(xiàn)場實(shí)測寬度下料。槽鋼固定后,在其上焊接鋼軌,每段鋼軌長度按設(shè)計圖和調(diào)整數(shù)據(jù)確定,鋼軌中心距離為150 mm,每段鋼軌上端彎成直角。斜坡上安裝好后的鋼軌面要保證平滑且符合設(shè)計坡度,不允許有高低起伏變化。

雙層鋼筋綁扎網(wǎng)度為250 mm×250 mm,主筋采用Φ16 mm螺紋鋼,鋼筋保護(hù)層厚度為50mm,最后澆搗砼?；炷翉?qiáng)度為C25,配合比為1∶2∶1,采用42.5級普通硅酸鹽水泥,中粗砂,含水量不大于5%,碎石10～30 mm,含泥量不大于2%。為提高砼早期強(qiáng)度,按水泥重量的5%適量添加早強(qiáng)劑,砼料在地面攪拌成半熟料,裝入礦車經(jīng)副井運(yùn)到-605 m中段卸礦硐室內(nèi),再利用立式攪拌機(jī)加水進(jìn)行二次攪拌,通過井內(nèi)懸吊溜灰管溜至工作面。為克服因溜灰管內(nèi)長距離下落產(chǎn)生的離析現(xiàn)象,和增加砼的和易性與流動性,可適量提高砼的水灰比至0.55～0.65,灌入模板內(nèi)的砼每次達(dá)到250～300 mm左右時,應(yīng)用插入式振動泵搗實(shí),以保證砼的密實(shí)度。當(dāng)加固到最后一段時,鋼軌長度應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際下料加工制作,同時在底端密集打水泥錨桿,安裝托板,做好砼澆灌時的底模。

井內(nèi)所有施工材料均從-605 m中段經(jīng)卷揚(yáng)下放到工作面,施工人員乘坐吊桶或吊籃,或從-785 m中段破碎硐室內(nèi)的盲主井馬頭門處攀爬井筒內(nèi)梯子到達(dá)作業(yè)點(diǎn)。

5 結(jié)束語

鑫力公司克服主溜井加固修復(fù)施工難度大、工期短等困難,圓滿成功修復(fù)了礦石主溜井,工程通過礦山竣工驗(yàn)收,投入生產(chǎn)后溜礦能力和溜礦效果滿足了生產(chǎn)需要,加固修復(fù)工程取得了圓滿成功。

礦山主溜井出礦量大,損壞幾乎不可避免,日常生產(chǎn)中應(yīng)定期對其采用激光探測系統(tǒng)或溜井全景掃描成像裝置對溜井進(jìn)行監(jiān)測[1-8],以便發(fā)現(xiàn)問題及時安排錳鋼板內(nèi)襯井筒等工作時間短、抗磨損能力強(qiáng)的加固修復(fù)方法[9],既延長修復(fù)工程使用壽命,又避免長時間停產(chǎn)影響生產(chǎn)。

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2014-09-08)