某鋁土礦山古河床露天坑中建井技術(shù)方案

付宗智(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410007)

某鋁土礦山古河床露天坑中建井技術(shù)方案

付宗智(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410007)

某鋁土礦山原設(shè)計回風(fēng)井位于古河床上，后被露天采挖，原設(shè)計井位處露天坑深度達(dá)到23m，該段地層為破碎粘土巖。采取先將工業(yè)場地范圍內(nèi)的露天坑回填至設(shè)計標(biāo)高，再采用常規(guī)方法開挖建井，可以避開因雨季施工泥石流淹井的風(fēng)險；能夠按常規(guī)順序進(jìn)行場地回填壓實和井筒掘砌施工，保證回填壓實質(zhì)量，施工方便，措施工程少。

設(shè)計標(biāo)高； 吊掛井壁； 露天坑； 分層壓實

1 項目概況

某鋁土礦山一回風(fēng)井位于古河床上(該河道現(xiàn)已干涸，但地勢較低,雨季連續(xù)降雨時有短期匯水)，在完成審批及施工圖設(shè)計后，一直沒有開工，但主副井按計劃開工，并按原設(shè)計進(jìn)行了風(fēng)井聯(lián)絡(luò)大巷的施工。在征地協(xié)調(diào)的過程中，原設(shè)計井位被露天采挖，風(fēng)井工業(yè)場地被挖成一個深達(dá)23m的坑。露天開采完畢，業(yè)主與村民簽訂了征地協(xié)議。

因露天開挖，原設(shè)計工業(yè)場地位于已開采的露天坑范圍內(nèi)，在露天坑的最東面。原設(shè)計井口位置的地面標(biāo)高低于原始地坪23m，井口北面為露天坑的土質(zhì)邊坡，坡度70°左右，邊坡距井口15m，隨時存在邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險；露天坑內(nèi)工業(yè)場地西北角有一個1m3/h的集中涌水點；工業(yè)場地西側(cè)為約2萬m2的露天回填帶，地勢西高東低。當(dāng)時正值8月份，當(dāng)?shù)赜昙緸?～9月，若出現(xiàn)連續(xù)降雨，風(fēng)井工業(yè)場地有被泥石流埋沒的風(fēng)險。根據(jù)《工程地質(zhì)勘查報告》，該風(fēng)井表土層厚度64m，其中井深0～29m深度為粉質(zhì)粘土和砂卵石、泥卵石層， 29～64m為粘土頁巖，64m以下為灰?guī)r，溶洞較多。地下水位標(biāo)高在井深69m處?；仫L(fēng)井工業(yè)場地周邊情況見圖1。

2 露天坑內(nèi)井頸段施工方案比較

因風(fēng)井工業(yè)場地用地已通過國土部門批準(zhǔn)，井口坐標(biāo)位置及通風(fēng)方式已通過安全部門審批，且井下巷道正按原設(shè)計向風(fēng)井方向施工，該風(fēng)井只能在原設(shè)計井位建井。露天坑內(nèi)井頸段施工有3個可比方案，各方案的優(yōu)缺點見表1。

圖1 回風(fēng)井工業(yè)場地周邊情況示意圖

考慮到現(xiàn)場的施工管理水平、施工的安全性及便利性，決定采用方案一施工該回風(fēng)井。

3 工業(yè)場地詳細(xì)回填方案

露天坑內(nèi)工業(yè)場地采用分層壓實回填到494m設(shè)計標(biāo)高，回填段井頸采用吊掛井壁法從上往下施工到第一個壁座，再從壁座往上對井筒進(jìn)行二次澆筑。本方案關(guān)鍵是回風(fēng)井工業(yè)場地土方回填分層壓實的質(zhì)量能否達(dá)到設(shè)計要求。土方分層壓實回填技術(shù)要求如下。

表1 各方案的優(yōu)缺點比較表

(1)處理露天坑內(nèi)工業(yè)場地西北角的集中涌水點，防止涌水在坑底形成軟弱層。因該處涌水點地勢較低，水只能通過水泵排到地面，否則將滲透過風(fēng)井工業(yè)場地，流向南邊更低的露天坑，這樣將影響整個工業(yè)場地的穩(wěn)定。考慮到該井施工用水供水困難，決定在涌水口建一取水小井，作為施工期水源，即解決了排水問題，也保障了施工用水。

(2)土方回填前應(yīng)清除需分層壓實范圍內(nèi)基底過厚的回填土(石)及回填土中的垃圾、塊度大于100mm石塊等雜物。平整基底標(biāo)高，并作壓實處理。

(3)填方土料要求。①應(yīng)選用粉質(zhì)粘土，或級配良好的碎石土。②以碎石土作填料時，其最大粒徑不宜大于100mm。③以粉質(zhì)粘土作填料時，其最優(yōu)含水量以手握成團、落地開花為宜，過干適當(dāng)灑水，過濕適當(dāng)翻曬，需采用擊實試驗確定。④不得采用淤泥、耕土、膨脹土以及有機質(zhì)含量大于5%的土料。⑤填土應(yīng)盡量采用同類土填筑，當(dāng)采用不同的土填筑時，應(yīng)按土類有規(guī)則地分層鋪填，將透水性大的土層置于透水性較小的土層之下，不得混雜使用，保證水分排除和基土穩(wěn)定，并避免在填方內(nèi)形成水囊和產(chǎn)生滑動現(xiàn)象。

(4)填土壓實建議采用碾壓法，擬采用施工設(shè)備采用平碾(8～12t)，每層鋪填厚度200～300mm，每層壓實6～8遍。實際施工應(yīng)現(xiàn)場試驗確定碾壓分層厚度、碾壓遍數(shù)。

(5)分層壓實填土壓實系數(shù)λc，井筒中心8m范圍內(nèi)露天坑基底至設(shè)計地表(494m)≥0.93;設(shè)計工業(yè)場地其它區(qū)域露天坑基底至設(shè)計地表(494m)≥0.90。分層壓實回填土地基承載力≥150kPa。

(6)壓實填土的最大干密度和最優(yōu)含水量，應(yīng)采用擊實試驗確定。

(7)在地形起伏之處，應(yīng)做好接搓，修筑1∶2階梯形邊坡，每臺階高可取500mm、寬1 000mm。分段填筑時每層接縫處應(yīng)作成大于1∶1.5的斜坡，碾跡重疊0.5～1.0m，上下層錯縫距離不應(yīng)小于1m。

(8)從露天坑底開始分層壓實，其中東南西三邊每壓實1.0m高，可收縮0.25m(自然坡不得形成臺階)，北側(cè)壓至邊坡即可。

(9)壓實填土的質(zhì)量檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定。①施工過程中，應(yīng)分層取樣檢驗土的干密度和含水量；其中回風(fēng)井位置設(shè)2個檢測點，風(fēng)道及通風(fēng)機房基礎(chǔ)位置必須設(shè)檢測點，其余部分按每500m2面積設(shè)不少于1個檢測點。②分層壓實的施工質(zhì)量檢驗應(yīng)分層進(jìn)行。每完成一道工序，應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行驗收，未經(jīng)驗收或驗收不合格時，不得進(jìn)行下一道工序施工。具體應(yīng)遵守《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202- 2002)、《土方與爆破工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50201- 2012)及相關(guān)規(guī)范要求。

(10)壓實填土施工應(yīng)與周圍不壓實填土同步施工，確?；靥钍┕ぐ踩?yīng)及時采取碾壓工作面的防排水措施，確保碾壓質(zhì)量。

4 井筒施工方案

待工業(yè)場地按設(shè)計要求回填到設(shè)計標(biāo)高后，對臨時井架基礎(chǔ)、風(fēng)機基礎(chǔ)、電機基礎(chǔ)等重要部位進(jìn)行荷載試驗，確保達(dá)到設(shè)計承載力要求。

井筒回填土段采用吊掛井壁施工，待吊掛到第一個壁座后，從下往上對井壁進(jìn)行二次澆筑。最后按常規(guī)方法鑿巖爆破，短段掘砌進(jìn)行正常段施工。對含水層或溶洞段，先采用工作面預(yù)注漿進(jìn)行堵水或充填，再進(jìn)行掘砌施工。

[1] 采礦工程設(shè)計手冊 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1989.

[2] JGJ 79- 2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[Z].北京：中國建筑科學(xué)研究院，2012.

[3] YSJ 021- 93，有色金屬礦山井巷工程設(shè)計規(guī)范[Z].北京：北京有色冶金設(shè)計研究總院，1993.

[4] 井巷工程設(shè)計[R].西北冶金設(shè)計院，1979.

[5] 沈季良，等.建井工程手冊(第一卷)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

[6] GB 50202- 2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[7] GB 50201- 2012,土方與爆破工程施工及驗收規(guī)范[S].

Return air shaft building technical scheme at the open pit in ancient river bed of a bauxite mine

The original design of the return air shaft of a bauxite mine was located in the ancient river bed, but in the shaft location the rever bed was dug and formed a big pit with the depth of 23m, and the stratum is broken clay rock. Backfill the pit in the range of industrial sites to the design elevation, then using conventional method excavates and constructs the shaft, which can avoid the risk of flooded shaft caused by debris flow during the rainy season, backfill and compact industrial sites and build shaft according to the routine sequence, and ensure the backfill and compaction quantity. It makes convenient shaft construction and less engineering measures.

design elevation; hanging wall; open pit; layered compaction

TD262

A

付宗智(1982-)，男，湖北房縣人，工程師，主要從事礦山井巷工程的設(shè)計及研究工作。