采用填沙法原位修復(fù)高深度溜礦井經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

海 祥

（江西銅業(yè)集團(tuán)東同礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 撫州 331812）

東同礦業(yè)V 號(hào)礦體深部開(kāi)采工程2#溜礦井，共由兩部分組成。其上部深度自-280m 中段到-415m 中段共計(jì)135m，設(shè)計(jì)溜井井筒凈直徑2.5m，上部礦倉(cāng)凈直徑4.5m，下部礦倉(cāng)凈直徑5.0m。2#溜礦井自2012 年投入使用至今，由于溜礦井上部井筒深度較深，礦石從-280m 中段卸礦坑翻入井筒，由于受重力加速度影響，礦石對(duì)溜礦井井筒壁造成連續(xù)不斷的沖擊，使得-280m 到-415m 井壁圍巖多處垮落，局部垮落斷面較大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)初步觀測(cè)最大垮塌寬度可達(dá)9m 左右，如果不及時(shí)對(duì)溜礦井井筒進(jìn)行修復(fù)加固處理，后期有可能損壞各中段卸礦硐室，使溜井不能正常使用。

1 返修方案

（1）井壁圍巖狀況考察。井壁圍巖條件及構(gòu)造，是決定井筒修復(fù)方案的重要選擇依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)可知：2#溜礦井井筒基本上由砂巖，石英千枚巖及部分泥巖石組成，井筒涌水量較小，但井壁黏附很多粉礦及碎礦石，且局部巖層較為破碎，特別是-325m至-400m段，垮塌冒落較為嚴(yán)重。

（2）返修方案選定。鑒于2#溜礦井當(dāng)前現(xiàn)狀，有以下修復(fù)方案可供選擇。①井筒注漿[1]二次掘砌法：通過(guò)注漿加固原2#溜井中的松散體，然后在原2#溜井位置掘砌新的溜井。首先在2#溜井-415m 水平放礦漏斗口施工一個(gè)密閉墻，形成隔漿層，然后在2#溜井在-280m 標(biāo)高由上至下進(jìn)行整體充填注漿加固，待注漿加固完成后，在原2#溜井位置從上往下掘砌新溜井。該方案由于回填體存在粉礦等不利因素的影響，即使通過(guò)注漿加固其強(qiáng)度也難以保障（不能恢復(fù)到原巖的強(qiáng)度）。因此，若要在原位再掘砌主溜井，施工難度大，還可能存在安全隱患。②新建一個(gè)主溜井：結(jié)合礦山已有工程，選取合適位置新建一條主溜井。但鑒于礦山生產(chǎn)效益不高，且-325m 中段以上可采資源儲(chǔ)量有限，即將進(jìn)入殘采階段，新建主溜井施工工期較長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，且成本投入太大。

經(jīng)過(guò)多方研討，決定對(duì)方案一進(jìn)行優(yōu)化。即：采用井筒填滿噴錨黃沙的方式代替井筒注漿[1]。

2 施工準(zhǔn)備

（1）場(chǎng)地清理。根據(jù)溜礦井施工需要，首先清理干凈-280m 中段2#溜礦井卸礦硐室所有雜物，特別是井口（卸礦坑）周圍松碴浮石。清理干凈后開(kāi)始拆除2#溜礦井-280m 中段卸礦硐室卸礦坑內(nèi)所有格篩。

（2）設(shè)備安裝。①首先在2#溜礦井-280m 中段卸礦硐室周圍先安裝提升井架[2]。井架采用四根φ273mm 無(wú)縫鋼管為支腿，作為溜井施工時(shí)懸吊設(shè)備及天輪平臺(tái)用。天輪梁為28#工字鋼，安置φ600mm 天輪三只，一只為提升天輪，兩只為吊盤天輪。②在-280m 中段標(biāo)高溜井口附近安裝JTD-1.2 型調(diào)度絞車（卷筒直徑φ=310mm，寬度B=400mm）一臺(tái)，選用φ22mm 鋼絲繩，以作提升作用，提升容器為1m3吊桶。吊桶與鋼絲繩采用雞心環(huán)連接，用四個(gè)U 形卡卡固繩頭，并在繩頭加設(shè)保護(hù)繩，以供人員上下乘坐吊桶時(shí)懸掛保險(xiǎn)帶用。③最后安裝JZ-5/400A 型穩(wěn)車（卷筒直徑φ=500mm，寬度B=800mm）兩臺(tái)，選用φ22mm 鋼絲繩，用于懸掛施工吊盤（自制），同時(shí)吊盤繩兼做傘帽滑架穩(wěn)繩，吊盤分為上下兩層，用于人員站立、材料下放。

2#溜礦井剛開(kāi)始施工時(shí)先用5cm 厚松木板蓋板蓋住井口，以防止井口墜物，井筒施工人員必須人人配戴安全帶。當(dāng)井筒施工到-280m 標(biāo)高以下5m 位置后，需及時(shí)安設(shè)井口封口盤。井筒提升設(shè)備需安裝好聲光信號(hào)、電話，作業(yè)人員需配備好對(duì)講機(jī)，確保上下信號(hào)安全可靠。

（3）黃沙填灌。將噴錨所用的黃沙通過(guò)固定式礦車運(yùn)至-280m 中段2#溜礦井卸礦坑，通過(guò)落礦中心鏟裝填至井筒直至填滿。

（4）平臺(tái)安裝（根據(jù)施工進(jìn)度，逐個(gè)安裝）。為確保2#溜礦井施工時(shí)，作業(yè)人員及材料能從各中段溜井觀察口正常上下，減少井筒設(shè)備長(zhǎng)距離提升時(shí)間，提高作業(yè)效率，特要求在各中段卸礦坑與主溜井貫通處安裝保護(hù)平臺(tái)，便于人員及材料下放。首先在井筒兩幫各施工6 根Ф18mm×2m螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，錨桿全部向上做好彎鉤，在兩幫錨桿上各焊接1 根3 寸鋼管做平臺(tái)受力支架，再垂直3 寸鋼管焊接1 寸半鋼管作為平臺(tái)骨架，鋼管間距500mm，每根骨架鋼管架設(shè)45°斜撐，斜撐底按平臺(tái)受力支架制作，然后在鋪設(shè)12#螺紋鋼筋，鋼筋與平臺(tái)骨架焊接牢固，鋼筋間排距200×200mm，最后用2cm 花文鋼板鋪設(shè)牢固、嚴(yán)實(shí)。

3 修復(fù)加固施工

施工順序如下：下放黃沙——井筒檢查（排除松石）——錨網(wǎng)噴初次支護(hù)——搭設(shè)滿堂腳手架——扎鋼筋立?！獫补嗷炷脸删鹦赌０?、腳手架。

（1）下放黃沙。井筒黃沙下放時(shí)，需安排作業(yè)人員站在井筒內(nèi)的下層吊盤上，用3m 高的標(biāo)志桿作好井筒放出黃沙的位置，當(dāng)黃沙下放出3m 位置高度后立即發(fā)出信號(hào)，通知-415m 中段放礦漏斗處放沙人員停止放沙。

（2）初次支護(hù)。先將井筒內(nèi)黃沙通過(guò)-415m中段放礦漏斗將井內(nèi)黃沙逐段下放后，施工人員系好安全帶，通過(guò)-280m中段提升設(shè)備下至井筒，借助井筒內(nèi)黃沙面作為保護(hù)平臺(tái)對(duì)黃沙面以上井壁先進(jìn)行松石排除清掃處理、再進(jìn)行錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。如此依次放出井筒內(nèi)黃沙，由上至下對(duì)2#溜礦井井壁進(jìn)行錨網(wǎng)噴初次支護(hù)，直至支護(hù)至-415m中段標(biāo)高結(jié)束。每段初次支護(hù)完后，需對(duì)井筒斷面進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，繪制樣圖。

（3）立模澆筑。當(dāng)2#溜礦井整個(gè)井筒錨網(wǎng)噴初次支護(hù)施工完成后，開(kāi)始搭設(shè)滿堂腳手架，進(jìn)行鋼筋混凝土立模澆灌施工?；炷翝仓?，采取由下至上的施工順序，即從-415m中段礦倉(cāng)開(kāi)始向上至-280m 中段。根據(jù)井筒實(shí)測(cè)斷面，為保證澆灌質(zhì)量，節(jié)約井筒返修成本，需要確保未垮塌井壁面的最小澆灌厚度為500mm。澆筑砼的段高，按一次澆筑1模1.8 米；鋼筋采用單層?16 螺紋鋼，間距均為200mm。

圖1 2#溜礦井井筒支護(hù)施工斷面圖

①立模。模板采用小型1500mm×300mm×50mm預(yù)制鋼模板，每澆筑三模拆卸一次，循環(huán)使用。模板安裝時(shí)要對(duì)中及找水平，用井筒中心線和坡度規(guī)檢驗(yàn)校核，再打上牢固的支撐。模板安放時(shí)，與上一圈的模板面必須靠緊，可用木楔楔緊，以免在接茬處出現(xiàn)臺(tái)階和蜂窩孔洞。模板縫應(yīng)將保持垂直，并與上下模一致。模板采用井圈固定,井圈間距：1.5m每層，井圈采用16#重型槽鋼加工制作，上下兩層井圈間用6根支撐柱連接），支撐柱采用2寸鋼管加工制作。②澆筑。a）采用JS500型滾筒式攪拌機(jī)攪拌砼。b）混凝土根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)號(hào)不低于C25號(hào)，采用PO42.5R普硅水泥，過(guò)期結(jié)塊受潮的水泥不準(zhǔn)使用。c）澆筑時(shí)采取一層一層，一圈一圈地澆筑（每層厚度不超過(guò)200mm），并隨澆隨搗，防止出現(xiàn)蜂窩麻面。

4 關(guān)鍵問(wèn)題的處理

①通風(fēng)系統(tǒng)：為保證溜井通風(fēng)，需在-280m 中段安裝一臺(tái)JBT122kw 風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，井筒內(nèi)設(shè)一趟Φ500 膠質(zhì)風(fēng)筒。②大塊危石處理：如若在初次支護(hù)階段，發(fā)現(xiàn)井筒內(nèi)有無(wú)法人工撬毛排除的大塊危石，則需要進(jìn)行爆破處理，并對(duì)該區(qū)域加強(qiáng)支護(hù)，確保施工安全。③井壁網(wǎng)噴層的復(fù)查：由于井筒深度較深，且需要進(jìn)行混凝土二次澆筑，導(dǎo)致施工周期長(zhǎng)，因此需要不定期對(duì)已完成錨網(wǎng)噴初次支護(hù)的井壁進(jìn)行巡查，確保井壁網(wǎng)噴層無(wú)開(kāi)裂垮落現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。④提升設(shè)備檢查：-280m 中段井口絞車司機(jī)每班進(jìn)班作業(yè)前必須檢查井口所有設(shè)備的完好性，提升鋼絲繩、保護(hù)裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、提升信號(hào)、工作平臺(tái)等關(guān)鍵設(shè)備每班需由專人負(fù)責(zé)進(jìn)行全面檢查，并做好檢查記錄。

5 經(jīng)濟(jì)效益

①井筒注漿二次掘砌總投入：2604m3＊1300 元/m3（注漿費(fèi)用）+743m3＊390 元/m3（二次掘砌費(fèi)用）=367.5 萬(wàn)元。②采用填砂法返修方案總投入：2604m3＊195.3 元/m3（購(gòu)砂費(fèi)）+272.45 萬(wàn)元（施工總投入費(fèi)用）=323.3 萬(wàn)元。

效益=（1）-（2）=367.5-323.3=44.2 萬(wàn)元。（注：因井筒返修所用的黃沙后期已通過(guò)礦車陸續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)到各生產(chǎn)中段用于巷道噴錨，實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益將大于44.2 萬(wàn)元）。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及返修效果

①為避免黃沙在井筒內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間存放后板結(jié)粘附井壁，不利于正常下放，故購(gòu)買的黃沙需保持干燥，若含水份較大，過(guò)于潮濕，則需在下放前過(guò)濾晾干水分。②為確保返修效率，可在放沙漏斗口增設(shè)溜槽，直接將黃沙溜放與礦車內(nèi)，隨即轉(zhuǎn)運(yùn)用于噴漿支護(hù)，以提高放沙效率，確保返修工程進(jìn)度。③井筒內(nèi)放出的黃沙在轉(zhuǎn)運(yùn)后投入使用前，需進(jìn)行過(guò)濾篩選，剔除雜物。④溜礦井經(jīng)修復(fù)加固投入使用，溜井容積相較設(shè)計(jì)有所增大，可存礦石增多；采用螺紋鋼支護(hù)的井壁因不受礦石沖擊，未見(jiàn)井壁支護(hù)層有脫落垮塌現(xiàn)象，達(dá)到修復(fù)加固預(yù)期效果。

7 結(jié)論

本次溜礦井原位修復(fù)的施工加固中，由于對(duì)施工方案進(jìn)行合理優(yōu)化，并在施工過(guò)程中不斷摸索，總結(jié)出新的經(jīng)驗(yàn)，取得了理想成效。不僅在確保了井筒修復(fù)質(zhì)量，防止井壁圍巖進(jìn)一步垮塌冒落的同時(shí)，也大幅度縮短了施工工期，減少了成本投入，更是最大限度的保證了井筒內(nèi)施工作業(yè)人員的安全，為今后金屬非金屬礦山溜礦井的修復(fù)治理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，提供了方案參考。