解決四采區(qū)主井豎井井筒受壓形變的方案

黃磊 黃壯

摘 要：怡盛元礦四采區(qū)主井原支護(hù)方式為鋼木支護(hù)，支護(hù)間距1m，由于地表土層較厚，加上為原先收購怡盛元礦下掘的豎井，在井筒支護(hù)上投入過小，2018年4月2日井筒出現(xiàn)突然的形變，導(dǎo)致井筒裝備變形，提升系統(tǒng)停止運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鋼木支護(hù)；井筒變形；井筒裝備；

一、事故背景

新巴爾虎右旗榮達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司于2011年收購怡盛元礦業(yè)，四采區(qū)地表明井于2008年下掘，井筒規(guī)格2200*2400，2013年對井壁進(jìn)行了120m的刷幫處理后變?yōu)?200*3400，由于當(dāng)時(shí)是私人老板開采，安全投入較少，在井筒支護(hù)上采用最為簡陋的鋼木支護(hù)，且0-30m為土層，30-50m之間為風(fēng)化巖，導(dǎo)致2018年4月3日井筒出現(xiàn)突然的形變，受形變的部位在豎井6m-30m段的東側(cè)和北側(cè)，4月3日下井前罐籠還能勉強(qiáng)下行，但是目測明顯變形距離20m，井筒裝備變形主要在24m處，形變自上而下依次增大，導(dǎo)致井筒裝備變形，當(dāng)天晚上現(xiàn)場分析產(chǎn)生形變的原因主要有以下五個(gè)方面的原因，其一、支護(hù)方式過于簡單，用14槽鋼支護(hù)四周，木板別幫，在2013年在木板上掛網(wǎng)噴漿，多年的運(yùn)行，導(dǎo)致別幫木板腐蝕，地表浮土層低壓越來越大；其二2017年冬季雪大，該井處于風(fēng)口積雪較厚，三月下旬氣溫較高，化冰產(chǎn)生的水大量滲透至土層，三月底氣溫突然降低至零下十幾度，土層水結(jié)冰膨脹，導(dǎo)致地壓進(jìn)一步擴(kuò)大；其三、該礦井2017年在180中段、210中段進(jìn)行了空場采礦，且該井巖石主要為碳質(zhì)板巖，該巖性不穩(wěn)定，采場出空后，采場目前已經(jīng)落滿，加大了地表井筒的地壓；其四、2013年刷幫后井筒斷面為2200*3400，井筒形狀受力不好；其五、2013年對地表進(jìn)行了井口井字梁的澆筑，挖掘土層6m深，后用土回填，破壞了土層。

二、處置方案

四采區(qū)主井現(xiàn)在采礦標(biāo)高為268，采礦證標(biāo)高為278，為長遠(yuǎn)技改考慮，已經(jīng)不考慮四采區(qū)主井深部下掘，上部資源現(xiàn)階段主要是回采和平行礦體采礦，服務(wù)年限只需1-2年，考慮到混凝土鑄壁的施工周期和造價(jià)，采用鋼支護(hù)后維持2年的生產(chǎn)。

2.1臨時(shí)措施

4月4日開始進(jìn)行臨時(shí)措施的加工及安裝，現(xiàn)場安裝了三臺穩(wěn)車，其中二臺用于下放吊盤，一臺用于井蓋門開閉，現(xiàn)場制作一個(gè)可以折疊工作平臺的雙層吊盤，并安裝好工作吊盤，并拆除罐籠。

2.2臨時(shí)加固

由于事故突然，怡盛元庫存支護(hù)鋼材不夠，現(xiàn)采購需要四天才能到貨，4月4日上午，罐道變形更加嚴(yán)重，罐籠已經(jīng)無法完成下放，必須對井壁進(jìn)行臨時(shí)加固處置，防止井筒進(jìn)一步形變，將井筒6m-30m用25a工字鋼南北方向、東西方向分別支撐，加固在罐道梁上，此項(xiàng)工作已于4月5日下午完畢，處理后無明顯形變增大跡象。

2.3封閉井筒

為防止拆除支護(hù)后井壁浮渣掉入井底造成清理井底影響工期，在一中段用型鋼加原木制作了一個(gè)封閉平臺，4根25a工字鋼拆入原來馬頭門二側(cè)，上面鋪設(shè)一層d6花紋鋼板，原木垂直于工字鋼鋪設(shè)在花紋鋼板上，用于緩沖。

2.4拆除井筒裝備

拆除地表至50m處原有安裝的梯子間、罐道、西邊罐道梁，保留東面罐道梁，防止井筒的東面和北面形變，當(dāng)層支護(hù)時(shí)拆除當(dāng)層罐道梁。

2.5鋼梁支護(hù)

拆除作業(yè)開始后，自上而下作業(yè)，先拆開1-2塊木板拆看井壁土層情況后繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)，如發(fā)現(xiàn)土層不穩(wěn)定、土層解凍呈流質(zhì)必須停止作業(yè)，如土層穩(wěn)定繼續(xù)拆除當(dāng)前一層的支護(hù)，拆除完畢后按照施工圖紙進(jìn)行施工，先拆除東側(cè)罐道梁，然后拆除一層鋼木支護(hù)，拆除完畢后，清理井壁浮渣，安裝四角角鋼1（∠100*100*10），然后安裝一圈工字鋼2和3（I16a），然后安裝四周槽鋼5和6（[20a），最后安裝加固豎梁4（I16a），最后在最頂上一層預(yù)留的澆灌孔進(jìn)行混凝土充填，依照以上工序循環(huán)進(jìn)行，直道巖層，拆除過程中必須切斷井筒電源，施工電源線由井口重新下放，吊盤下放時(shí)必須收好折疊平臺，待下放至作業(yè)地點(diǎn)后方能打開折疊平。

2.6、井筒裝備安裝

井筒裝備自上而下安裝，安裝層間距為4240，罐道梁安裝在支護(hù)的工資鋼上，先安裝二根罐道梁4（I25a），吊裝四根鋼線找正，用水平尺找平，然后安裝1罐道板（d10*400*400），罐道板制作加工時(shí)一塊安裝在罐道梁上，一塊安裝在罐道上，安裝罐道2（口140*140*10），安裝完畢后用4根M20*60的螺栓固定，雙面配平墊和配雙螺母，安裝梯子梁7和8（[14a），安裝花紋鋼板6（d6），最后安裝4格柵（∠40*4+φ4鋼網(wǎng)，網(wǎng)目60*60）和梯子5（∠50*5+∠40*4）。

2.7清理浮渣

將井口門關(guān)嚴(yán)后，工人從四采區(qū)副井120中段安全通道進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場，將掉下的浮渣用推車運(yùn)送至廢棄斗川，用耙礦絞車進(jìn)行堆存作業(yè)。

2.8拆除臨時(shí)措施

將吊盤提升至井口后整體拆除、拆除穩(wěn)車和井蓋門，吊盤和井蓋門運(yùn)送至礦部制定堆料場后，進(jìn)行解體，長料繼續(xù)使用，短料做廢舊物資處理，穩(wěn)車運(yùn)送到礦部設(shè)備堆場封存。

三、推廣方向

目前雖然此方式不是較為先進(jìn)的支護(hù)方式，但是中小型礦山還是得到了較多的應(yīng)用，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在周期短，投入資金較少，投入設(shè)備設(shè)施少，尤其是在老系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前中小型礦山老系統(tǒng)面臨著服務(wù)時(shí)間較長，井筒條件較差，井筒規(guī)格小，尤其是方井滑模的應(yīng)用還不成熟，斷面小，機(jī)械化施工難度較大，混凝土鑄壁難度大，投入高。

參考文獻(xiàn)

[1] 本書編委會.礦山采礦設(shè)計(jì)手冊礦山機(jī)械篇上卷.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.04：357-636.

[2] 本書編委會.礦山采礦設(shè)計(jì)手冊礦山機(jī)械篇下卷.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.04：637-769.

作者簡介

黃磊，1987年11月25，男，漢族，湖南益陽，本科，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，助理工程師，礦山機(jī)械。

（作者單位：1、云南馳宏鋅鍺股份有限公司新巴爾虎右旗榮達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司；2、長豐獵豹汽車有限責(zé)任公司）