三山島金礦新立礦區(qū)1#原礦倉(cāng)治理與修復(fù)方法研究

杜 飛

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦, 山東 萊州市 261442)

1 工程背景

礦倉(cāng)是地下礦山的重要工程之一，對(duì)礦山的穩(wěn)定生產(chǎn)有著重要的調(diào)節(jié)作用[1]。三山島金礦新立礦區(qū)主混合井1#原礦倉(cāng)采用底卸式方式在-600 m水平卸載礦石至-675 m破碎機(jī)硐室破碎，采用豎直井筒正常段直徑為6 m，混凝土結(jié)構(gòu)并鑲耐磨襯板，是新立礦區(qū)主混合井的主力卸載礦倉(cāng)。經(jīng)過(guò)3年多的使用，礦倉(cāng)內(nèi)耐磨襯板大量脫落，混凝土及圍巖塌落，對(duì)礦石卸載造成巨大的貧化，并嚴(yán)重影響破碎機(jī)工作?？逅吔缇嚯x混合井僅20 m，且有持續(xù)垮塌傾向，為了保證礦山的穩(wěn)定生產(chǎn)和混合井的安全，礦倉(cāng)治理和修復(fù)顯得尤為重要。

2 垮塌空區(qū)三維激光掃描

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)采空區(qū)的探測(cè)技術(shù)主要包括工程鉆探、地球物理勘探、三維激光探測(cè)等技術(shù)。其中，三維激光探測(cè)技術(shù)能精確獲取采空區(qū)邊界的點(diǎn)云空間信息，利用其高精度的探測(cè)成果并借助第三方礦山建模軟件可開(kāi)展采空區(qū)的三維精確建模[2]。

采用三維激光掃描的方法對(duì)礦倉(cāng)垮塌形成的空區(qū)進(jìn)行分析并建立三維模型[3-5]。對(duì)該礦倉(cāng)進(jìn)行三維激光掃描，初步判斷塌方2300 m3，垮塌邊界距礦倉(cāng)中心最大距離為12 m，并初步形成三維掃描圖(見(jiàn)圖1)，其中塌落區(qū)和井筒與卸載站硐室底板重合區(qū)域較多，主要分布在卸載車輛前進(jìn)方向(見(jiàn)圖2)。

3 治理方案及施工

本修復(fù)工程以-600 m水平雙控張拉錨索束+井筒內(nèi)錨索+井壁錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合治理，并在此基礎(chǔ)上自下向上修復(fù)井筒澆筑混凝土填充垮塌區(qū)域。在-600 m水平沿原礦倉(cāng)外圍南北兩側(cè)向井筒內(nèi)壁方向施工雙控張拉錨索鉆孔并安裝錨索束；井內(nèi)連續(xù)分段施工，通過(guò)逐段放礦，在礦石渣堆上形成井內(nèi)工作平臺(tái)，人員通過(guò)吊桶進(jìn)入井筒內(nèi)施工砂漿錨桿、錨索端部固定及井筒內(nèi)錨索和錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；井內(nèi)施工過(guò)程中，隨著井筒內(nèi)同一標(biāo)高錨索端部固定完畢，-600 m水平即進(jìn)行錨索張拉，待全部張拉完成后集中進(jìn)行鉆孔注漿；最后自下向上修復(fù)井筒澆筑混凝土填充垮塌區(qū)域。

圖1 礦倉(cāng)塌落空區(qū)

圖2 空區(qū)成因

3.1 雙控張拉錨索鉆孔及安裝施工

為保證礦倉(cāng)在修復(fù)過(guò)程中的穩(wěn)定性和人員作業(yè)安全，在-600 m水平沿原礦倉(cāng)外圍南北兩側(cè)向井筒內(nèi)壁方向施工雙控張拉錨索鉆孔，全部鉆孔施工完畢后安裝鋼絞線，待錨墩制作完成后即可開(kāi)始進(jìn)行井筒內(nèi)的分項(xiàng)工程施工。井筒內(nèi)同一標(biāo)高的錨索端部固定施工完成后，在地面對(duì)錨索按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)緊力。錨索全部施工完畢后，孔內(nèi)全長(zhǎng)砂漿錨固[6]。

設(shè)置6套深部巖體位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(見(jiàn)圖3)，南側(cè)4套，北側(cè)2套，位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)同雙控錨索錨墩砌筑同步進(jìn)行，將其固定到錨墩內(nèi)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)錨索束安裝前，在靠近地表50%長(zhǎng)度的鋼絞線外部套一層聚乙烯管，錨索束底部50%長(zhǎng)度為裸露鋼絞線。

圖3雙控錨索設(shè)計(jì)

3.2 井內(nèi)垮塌區(qū)域支護(hù)

(1) 井筒內(nèi)垮塌區(qū)域支護(hù)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4，該支護(hù)工程在原礦倉(cāng)碎石堆上施工，隨放礦逐段進(jìn)行，每次放礦高度為2 m。井筒內(nèi)支護(hù)高度40 m，預(yù)計(jì)放礦次數(shù)為20次，約每3 d一個(gè)工作循環(huán)，井內(nèi)工期60 d。

(2) 原礦倉(cāng)內(nèi)通過(guò)逐段放礦提供操作場(chǎng)地，每放一段后需對(duì)工作面進(jìn)行敲幫問(wèn)頂，平整渣堆場(chǎng)地，安裝聯(lián)排木板防止局部下陷，保障施工安全。施工作業(yè)人員配置防墜器和安全帶。

(3) 隨放礦逐段施工砂漿錨桿，錨桿規(guī)格為Φ20 m×2.5 m，間排距為1 m。錨桿施工采用支腿式氣動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，錨桿鉆孔直徑38～42 mm，全長(zhǎng)錨固，錨固力大于50 kN。

(4) 錨桿施工完成后，選用直徑6 mm的鋼筋編織鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)度為100 mm×100 mm，使其與巖壁緊密貼合。第一個(gè)和第二個(gè)工作循環(huán)安裝雙層鋼筋網(wǎng)。

(5) 錨桿與掛網(wǎng)施工完成后，對(duì)井壁進(jìn)行噴射C20混凝土，厚度為100 mm。先噴射5 cm的混凝土，后掛鋼筋網(wǎng)，再噴射5 cm混凝土。

(6) 原礦倉(cāng)東西兩側(cè)在井內(nèi)施工錨索孔，鉆深8 m，間排距為2 m，單根錨索15.24 m，樹(shù)脂錨固長(zhǎng)度2 m，初始張拉至10 t。錨桿、錨索垂直巖壁布置。

(7) 下放過(guò)程中，遇到雙控錨索的鉆孔，首先張拉雙控錨索，并將雙控錨索用15.24 mm鋼絞線連接成一個(gè)整體。

(8) 錨桿鉆孔注漿時(shí)，注漿管應(yīng)插入距孔底300～500 mm處，選用M20水泥砂漿，孔內(nèi)灌砂漿應(yīng)密實(shí)飽滿。

3.3 井筒修復(fù)及混凝土填充

井筒修復(fù)及澆筑混凝土均自下而上進(jìn)行，從原礦倉(cāng)下口變徑段開(kāi)始，逐層向上安裝鋼軌、澆筑混凝土，直到卸礦站全部施工完成。施工前先固定吊盤(pán)，布設(shè)井筒中心線，再次校核斷面規(guī)格及標(biāo)高等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。再按照設(shè)計(jì)位置、標(biāo)高、數(shù)量標(biāo)定錨桿位置，錨桿要均勻布置。自下而上分層施工安裝，下放18#槽鋼，與錨桿位置比對(duì)后，通過(guò)錨桿固定槽鋼，南北兩側(cè)無(wú)法固定的錨桿直接放置于垮塌區(qū)域內(nèi)。然后安裝鋼軌，每根鋼軌至少與3根預(yù)埋槽鋼連接，每?jī)筛撥夁B接時(shí)采用夾板夾緊并用螺栓固定，將鋼軌和混凝土澆灌在一起。內(nèi)襯鋼軌與預(yù)埋槽鋼采用螺栓連接，最后立模，檢查變形和漏漿口后，馬上連同垮塌區(qū)域進(jìn)行澆筑。在澆筑過(guò)程中，可適當(dāng)增加井筒周邊混凝土強(qiáng)度。完成一層鋼軌支護(hù)的井筒修復(fù)及混凝土澆筑工作后，按照以上順序逐層進(jìn)行施工[7]。

圖4垮塌區(qū)域支護(hù)設(shè)計(jì)

3.4 井筒修復(fù)效果

井筒修復(fù)結(jié)束后，再次投入使用，每隔30 d采用三維激光掃描儀對(duì)井筒進(jìn)行掃描、建模、分析，結(jié)果表明，礦倉(cāng)再?zèng)]出現(xiàn)井壁脫落和圍巖塌落的現(xiàn)象，保證了礦山的穩(wěn)定生產(chǎn)和混合井的安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

溜井和礦倉(cāng)由于長(zhǎng)期受下落礦石或廢石的沖擊造成了井壁脫落和圍巖塌落，影響礦山的正常生產(chǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展研究，提出了控張拉錨索束+井筒內(nèi)錨索+井壁錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)對(duì)三山島新立礦區(qū)1#原礦倉(cāng)進(jìn)行治理與修復(fù)，并對(duì)修復(fù)后的礦倉(cāng)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，該技術(shù)能有效治理礦倉(cāng)或溜井垮塌，可為其他礦山在溜井和礦倉(cāng)治理方面提供工程參考。

參考文獻(xiàn)：

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[3]羅周全，徐 海，朱青凌，等.基于CMS的溜井垮塌三維信息獲取及可視化分析[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19(11):2818-2820.

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