下行式置換新技術(shù)在柴胡欄子金礦豎井修復(fù)支護中的應(yīng)用

摘要：豎井作為礦山的一項重大工程，對維持礦山安全高效生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。為恢復(fù)柴胡欄子金礦1#豎井的提升能力，解決圍巖破碎對豎井穩(wěn)定性的影響，以頂幫極度破碎的豎井整體全覆蓋錨固為出發(fā)點，針對埋藏較深、受地壓影響較為嚴重、上盤較為破碎的F1斷層，采用整體式混凝土、錨桿和金屬網(wǎng)、木模板等聯(lián)合支護的下行式置換新技術(shù)對1#豎井進行修復(fù)以恢復(fù)提升作業(yè)。結(jié)果表明：下行式置換新技術(shù)在柴胡欄子金礦1#豎井應(yīng)用效果良好，不僅大幅縮短了修復(fù)工期，而且也顯著提高了作業(yè)安全性，為實現(xiàn)礦山生產(chǎn)經(jīng)營目標發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：圍巖破碎;豎井;下行式置換;修復(fù);聯(lián)合支護;穩(wěn)定性

中圖分類號：TD352

文章編號：1001-1277（2020）02-0047-03

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200209

引 言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開采正逐步向深部及復(fù)雜地帶轉(zhuǎn)移。赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司（下稱“柴胡欄子金礦”）于1986年建成并投產(chǎn)，目前有1#、2#、3# 3條豎井，隨著采礦工作逐步向深部擴展，受使用年限、高地壓、斷層破碎帶等的影響，原采用的單一木材支護方式已經(jīng)無法滿足礦山安全生產(chǎn)要求。柴胡欄子金礦1#豎井20多年前建成，豎井巖體節(jié)理發(fā)育，較為破碎，且上盤為厚大的破碎帶，穩(wěn)固性極差，使用時間長加上受地壓、應(yīng)力作用等影響，

極易發(fā)生危險。目前，1#豎井已經(jīng)開始出現(xiàn)井壁垮落、罐道梁變形的險情，導(dǎo)致1#豎井無法進行提升作業(yè)。因此，1#豎井恢復(fù)提升能力是該礦山發(fā)展過程中的瓶頸問題，亟需確定一種新的支護方式對其進行重新修復(fù)支護。

目前，國內(nèi)外較成熟的3種井壁永久支護方式為：塊石或混凝土預(yù)制襯砌井壁;整體混凝土澆筑井壁;噴射混凝土或配合錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護臨時或永久井壁。本文以柴胡欄子金礦1#豎井實際工程情況為背景，結(jié)合類似礦山豎井支護經(jīng)驗，最終確定采用下行式置換新技術(shù)對1#豎井進行修復(fù)支護[1-10]，極大地縮短了修復(fù)支護時間，改善了豎井各項技術(shù)指標，提高了安全生產(chǎn)效率。

1 工程背景

柴胡欄子金礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市松山區(qū)初頭朗鎮(zhèn)境內(nèi)。柴胡欄子金礦位于康保—赤峰—開源深大斷裂向北突出的弧形內(nèi)側(cè)，礦區(qū)屬于低山丘陵地帶，地層比較簡單，巖漿活動頻繁，斷層構(gòu)造十分發(fā)育。2019年3月18日，柴胡欄子金礦1#豎井井筒出現(xiàn)井壁垮落、罐道梁變形的險情，導(dǎo)致1#豎井無法進行提升作業(yè)，若1#豎井礦石向2#豎井進行倒運，由于運輸距離等原因，僅能倒運礦石100 t/d。2#豎井每日提升滿負荷為300 t/d，而目前2#豎井已是滿負荷運作，1#豎井向2#豎井倒運將影響2#豎井提升。由于1#豎井無法提升，將影響1#豎井的日提升礦量。為盡快恢復(fù)1#豎井的提升能力，提出了下行式置換新技術(shù)。

2 1#豎井修復(fù)支護

2.1 1#豎井概況

柴胡欄子金礦區(qū)主要的斷層構(gòu)造為F1斷層，F(xiàn)1斷層走向320°，南西傾，傾角70°～75°，寬3～10 m。1#豎井距離F1斷層較近，1#豎井一中段通向二中段的中間被F1斷層穿插，該斷層發(fā)育大量構(gòu)造片理和多種顏色的斷層泥，1#豎井在該段約20 m處出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。未恢復(fù)前1#豎井破壞情況見圖1。

由于豎井上盤厚大的斷層穩(wěn)固性極差，破碎帶厚度平均7.5 m，導(dǎo)致極易發(fā)生片幫、冒落現(xiàn)象，破壞豎井空間。

2.2 下行式置換新技術(shù)

下行式置換新技術(shù)是以頂幫極度破碎的豎井整體全覆蓋錨固為出發(fā)點，針對埋藏深度較深、受地壓影響較為嚴重、上盤較為破碎的斷層，采用整體式混凝土、錨桿和金屬網(wǎng)、木模板等由上而下進行聯(lián)合支護的新方法。

2.3 施工過程

下行式置換新技術(shù)以鋼梁支護為基礎(chǔ)，每間隔4.0 m架設(shè)一道安全平臺，當恢復(fù)至破碎區(qū)域時，首先對破碎區(qū)域進行徹底排險，并對破碎區(qū)域進行錨網(wǎng)支護，每隔1.0 m對豎井的一側(cè)幫壁進行木撐支護，在豎井上下盤施工錨桿，采用36 mm圓鋼作為托固點（豎井頂?shù)装甯魇┕?根圓鋼），托固點里側(cè)采用鋼梁作為骨架，鋼梁里側(cè)采用木板備幫，每間隔1.0 m施工一道支撐圓木，鋼梁里側(cè)采用2.5 m木板進行備幫，木板與木板搭接0.25 m以上。最后，向縫隙內(nèi)噴射混凝土，使其與井壁形成一個有機整體發(fā)揮永久支護的作用?；炷镣耆毯?，對豎井渣石進行徹底清理及豎井所有配置（如罐道木等）進行恢復(fù)，使之可以正常運行。

該方案實施時井下的各個作業(yè)面需尋找合適的渣石充填地點及礦石倒運地點，確保在修復(fù)期間保障1#豎井井下作業(yè)面盡可能正常運行，不至于停工。同時，在施工過程中還應(yīng)注意以下幾點：

1）錨桿加固圍巖，并掛金屬網(wǎng)以阻擋巖幫碎塊下落。金屬網(wǎng)由16號鍍鋅鐵絲編織而成，用錨桿固定在井壁上。長度1.6 m，間距0.7～1.5 m。

2）在澆灌混凝土井壁時，必須使用木模板。木模板的作用是使混凝土按井筒斷面成型，并承受新澆混凝土的沖擊力和側(cè)壓力等。

3）混凝土的水灰比應(yīng)控制在0.65以下，采用粒徑為2 mm的天然砂和粒徑為30～40 mm的碎石，使其擁有良好的顆粒級配。

2.4 優(yōu)缺點

下行式置換新技術(shù)的優(yōu)點主要有以下幾點：

1）改進了以往傳統(tǒng)對豎井的修復(fù)方案，使豎井頂幫形成統(tǒng)一的整體，穩(wěn)固性明顯提高。

2）噴射混凝土井壁強度高，封水性能好，造價低。

3）噴射混凝土井壁的施工，從配料、上料、攪拌到混凝土的輸送、搗固，全部機械化施工，不僅降低了勞動強度而且提高了豎井修復(fù)速度。

4）井壁結(jié)構(gòu)和施工工藝較其他方法施工簡單、速度快。

5）具有封閉圍巖，充填裂隙，增加圍巖完整性，防止風化的作用。

下行式置換新技術(shù)雖然對1#豎井提升能力的恢復(fù)效果顯著，但所需的支護材料繁多，產(chǎn)生的費用較大，同時支護材料不可回收再利用，浪費嚴重。

2.5? 應(yīng)用效果

1）采用下行式置換新技術(shù)僅用19 d就完成了對1#豎井的修復(fù)支護工作，對柴胡欄子金礦生產(chǎn)經(jīng)營目標的實現(xiàn)發(fā)揮了重要作用。

2）該方案較原計劃提前70 d恢復(fù)，每天影響出礦量按照200 t計算則為14 000 t，按照金價格270元/g，品位2.5 g/t計算，扣除全礦綜合成本393元/t，可創(chuàng)造經(jīng)濟效益約為395萬元。

3）維修期間選用合適的路線對礦石進行轉(zhuǎn)運，每天轉(zhuǎn)運約100 t，按照70 d，金價格270元/g，品位2.5 g/t計算，扣除全礦綜合成本393元/t，則可獲得經(jīng)濟效益約為197.5萬元。

因此，采用下行式置換新技術(shù)對1#豎井進行修復(fù)共可獲得經(jīng)濟效益約為592.5萬元。

3 結(jié) 語

柴胡欄子金礦在成功應(yīng)用下行式置換新技術(shù)對1#豎井的修復(fù)支護后，改善了1#豎井各項技術(shù)指標，確保了豎井運行安全，大幅提高了作業(yè)安全系數(shù)，同時有效提高了豎井支護施工進度，保證施工安全，減少工程浪費，獲得經(jīng)濟效益約為592.5萬元。本次修復(fù)支護新技術(shù)為以后遇到同類型問題，提供了一種簡潔快速恢復(fù)豎井提升能力的方法。

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Application of new downward displacement technology

in the vertical shaft support in Chaihulanzi Gold Mine

Wang Dongyi

（Shandong Gold Financial Holding Capital Management Co.，Ltd.）

Abstract：As a major project of the mine，the vertical shaft plays a vital role in maintaining the safe and efficient production of the mine.In order to restore the lifting capacity of the 1# vertical shaft in Chaihulanzi Gold Mine and solve the problem of the impact of surrounding rock fragmentation on the stability of the vertical shaft，the new downward displacement technology with overall concrete，bolt，metal mesh and wooden formwork joint support is employed to repair 1# vertical shaft to restore its lifting operation in F1 fault which is buried deeper，more affected by ground pressure and has fragmented upper wall.The technology is set to fulfill the purpose to support the entire vertical shaft with extremely fragmented roof with bolts.The results show that the new downward displacement technology has a good application effect in the 1# vertical shaft of Chaihulanzi Gold Mine，which not only shortens the repair period significantly，but also significantly improves the safety factor of the operation，greatly serving the purpose of mine production and running.

Keywords：surrounding rock fragmentation;vertical shaft;downward displacement;repair;joint support;stability

收稿日期：2019-09-16; 修回日期：2019-12-10

基金項目：國家自然科學基金面上項目（51974359）

作者簡介：王棟毅（1989—），男，山東萊州人，工程師，博士，從事礦業(yè)經(jīng)濟學及采礦技術(shù)研究工作;上海市浦東新區(qū)東方路12號保利廣場c座山東黃金，山金金控資本管理有限公司，200120;E-mail：610290370@qq.com