礦山主溜井修復(fù)設(shè)計(jì)及實(shí)踐

陳發(fā)興，張志雄

（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051）

溜井是礦山下放及儲(chǔ)存礦石最常用的工程。使用年限長(zhǎng)、過(guò)礦量大的溜井發(fā)生損壞是普遍現(xiàn)象。主要溜井發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞而停用一般會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生很大影響。損壞嚴(yán)重的溜井修復(fù)比較困難，修復(fù)代價(jià)也很大。從生產(chǎn)實(shí)際情況看，要完全避免溜井不發(fā)生損壞幾乎是不可能的，但可采取措施盡量避免溜井發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，延長(zhǎng)溜井使用壽命。致使溜井損壞的原因較多，但易于辨識(shí)，較為困惑的是采取什么措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。本文結(jié)合某銅礦山礦石主溜井的修復(fù)設(shè)計(jì)對(duì)溜井損壞及修復(fù)相關(guān)問(wèn)題作探討，提出相應(yīng)解決方案。

1 概述

1.1 原設(shè)計(jì)方案

礦石溜井為分支溜井的結(jié)構(gòu)型式，溜井位于破碎硐室西側(cè)，溜井中心距破碎硐室中心12m，溜井儲(chǔ)礦段直徑為5m，內(nèi)襯24kg/m鋼軌，溜礦段直徑為3m。設(shè)計(jì)有535m、550m、600m三個(gè)中段往礦石溜井卸礦（后續(xù)生產(chǎn)中增加了640m中段）。

1.2 做修復(fù)設(shè)計(jì)前的現(xiàn)狀

礦山對(duì)溜井的損壞情況進(jìn)行了實(shí)測(cè)，從實(shí)測(cè)資料看，溜井已被沖刷成中間大兩頭小的形狀（見(jiàn)圖1），中部最大寬度達(dá)到20多m。

圖1 溜井損壞情況實(shí)測(cè)剖面圖

2 溜井損壞原因分析

經(jīng)分析，溜井損壞原因主要有以下幾方面：

（1）礦石對(duì)溜井的直接沖擊破壞是主因。幾個(gè)中段卸礦后，第一沖擊點(diǎn)是卸礦點(diǎn)的斜溜道，第二沖擊點(diǎn)是斜溜道對(duì)面的溜井壁，之后反彈還會(huì)沖擊下部的溜井井壁，從實(shí)測(cè)圖看，礦石沖擊對(duì)溜井的破壞是很明顯的，損壞程度大。

（2）圍巖不穩(wěn)固。溜井周邊的圍巖有局部破碎地帶，不太穩(wěn)固，支護(hù)被損壞后，溜井的裸體巖石易被沖擊脫落。

（3）磨損。礦石下放時(shí)會(huì)對(duì)井壁產(chǎn)生磨損。

（4）支護(hù)方式不當(dāng)。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，需采取恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)和加固的方式，否則支護(hù)很快會(huì)被沖擊破壞。

3 針對(duì)性措施

（1）針對(duì)沖擊破壞這個(gè)主因，最有效的措施是在沖擊點(diǎn)設(shè)置粉礦堆，粉礦堆的特點(diǎn)是在卸礦過(guò)程中會(huì)自行補(bǔ)充修復(fù)，只要支撐粉礦堆的基礎(chǔ)還在，粉礦堆就永遠(yuǎn)存在，粉礦堆還有一定緩沖作用，會(huì)減緩礦石下滾的速度；其次是通過(guò)有效的結(jié)構(gòu)改變礦流方向，盡量使礦石垂直下落，減少礦石對(duì)井壁的沖擊；三是加大溜井直徑，使從斜溜道下滾的礦石沖擊不到對(duì)面的井壁；四是在撐粉礦堆的基礎(chǔ)部位、難于避免沖擊的部位等設(shè)置多重加固設(shè)施，并要求經(jīng)常檢查和修復(fù)。

（2）根據(jù)礦山實(shí)現(xiàn)情況，提出如下其它應(yīng)對(duì)措施：一是640m以上礦石通過(guò)分段溜井下放到600m中段，不直接卸入主溜井；二是要求生產(chǎn)中有條件時(shí)盡量滿(mǎn)倉(cāng)放礦，減小空倉(cāng)高度；三是根據(jù)礦山生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)采用較可靠的襯鋼軌+澆灌砼加固方式支護(hù)溜井。

4 溜井修復(fù)方案

根據(jù)上述分析，提出如下溜井加固和修復(fù)方案（見(jiàn)圖2）：

（1）減小各中段的斜溜道的底板坡度，使其能在底板形成粉礦堆。

（2）在最上中段卸礦斜溜道下口處設(shè)置溜井鎖口段，收小溜井直徑，在其周邊形成粉礦堆，使600m卸入溜井的礦石在粉礦堆緩沖后，再通過(guò)溜井鎖口段使大部分礦石形成垂直下落的狀態(tài)。

（3）將下部溜井的直徑加大為10m。

5 溜井修復(fù)設(shè)計(jì)

溜井加固設(shè)計(jì)可分為井筒、鎖口段（含過(guò)渡段）、斜溜道（三個(gè)）三部分。

5.1 井筒

井筒襯砌段標(biāo)高范圍為520m～570m，襯砌段總長(zhǎng)50m ，井筒設(shè)計(jì)斷面：凈直徑φ10m，襯砌厚度0.7m，凈斷面積78.54m2，掘進(jìn)斷面積102.07m2。采用鋼纖維砼支護(hù)，鋼纖維砼強(qiáng)度等級(jí)為CF30，鋼纖維摻量為1%(體積比)。

井筒內(nèi)壁襯43kg/m鋼軌（鋼軌底寬114mm，頂寬70mm，高度140mm），襯鋼軌間距0.2m，鋼軌固定：設(shè)置間距為1000mm的槽鋼井圈，井圈凈直徑10.28m，在鋼軌腹部鉆孔后，采用φ18圓鋼穿過(guò)鋼軌腹部的孔，并將圓鋼與井圈焊接，將鋼軌固定在井圈上（也可在軌道底析和井圈上鉆孔采用φ18螺栓固定），井圈上設(shè)φ18圓鋼生根鉤將其固定在鋼筋砼內(nèi)，井圈采用規(guī)格為[18的槽鋼彎制；鋼軌連接：襯鋼軌時(shí)，其長(zhǎng)度應(yīng)盡量長(zhǎng)一些，鋼軌豎向的連接采用魚(yú)尾板連接。

井筒砼壁后采用毛石砼充填，毛石砼強(qiáng)度等級(jí)為C15。

圖2 溜井修復(fù)方案圖

5.2 鎖口段

鎖口襯砌段標(biāo)高范圍為570m～586.442m，由下而上分別為：變斷面段（由井徑10m變?yōu)?m）長(zhǎng)4m ；φ5m凈直徑段長(zhǎng)10.442m，襯砌厚度0.5m，凈斷面積19.63m2，掘進(jìn)斷面積28.27m2；φ3m凈直徑段長(zhǎng)2m，襯砌厚度1.5m，凈斷面積7.07m2，掘進(jìn)斷面積28.27m2。采用鋼纖維砼支護(hù)，鋼纖維砼強(qiáng)度等級(jí)為CF30，鋼纖維摻量為1%(體積比)。

鎖口段襯軌的規(guī)格、固定方式、連接方式同上。φ3m凈直徑鎖口段的上表面，鋪兩層40厚鋼板。變斷面段不襯軌。

井筒砼壁后的空隙采用毛石砼充填，毛石砼強(qiáng)度等級(jí)為C15。

5.3 斜溜道

包括535m、550m、600m三個(gè)中段的斜溜道，設(shè)計(jì)考慮對(duì)斜溜道的損壞部分進(jìn)行修復(fù)，并在斜溜道底部形成粉礦堆。

斜溜道設(shè)計(jì)為矩形斷面，斷面凈寬2.5m，巷道底板坡度25°，粉礦堆積角按45°設(shè)計(jì)，粉礦堆積后剩余墻高不小于2.5m。采用鋼纖維砼支護(hù)，鋼纖維砼強(qiáng)度等級(jí)為CF30，鋼纖維摻量為1%(體積比)，支護(hù)厚度0.5m，斜溜道側(cè)墻和底板襯鋼軌，襯鋼軌的固定方式和有關(guān)參數(shù)同溜井。

6 溜井修復(fù)施工要點(diǎn)

溜井修復(fù)工程施工主要工作內(nèi)容包括施工準(zhǔn)備、臨時(shí)設(shè)施安裝、刷幫、臨時(shí)支護(hù)、砼澆灌（含襯軌）、壁后充填、臨時(shí)設(shè)施拆除、雜物清理等工序。

（1）按以往的施工經(jīng)驗(yàn)，宜先裝滿(mǎn)礦石到600m水平，作為由上而下進(jìn)行刷幫、清理浮石和臨時(shí)支護(hù)的工作平臺(tái)。

（2）由上而下完成刷幫、臨時(shí)支護(hù)工作后，再由下而上分段進(jìn)行砼澆灌（含襯軌）、壁后充填工作。施工時(shí)先放線(xiàn)、搭設(shè)腳手架、安裝襯軌、安裝模板，之后進(jìn)行砼澆灌，養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后拆外模及外腳手架，壁后毛石砼充填，之后進(jìn)行下一段的施工。

7 溜井使用要求及使用情況

為保證礦石溜井的正常使用，使其不再產(chǎn)生較大范圍的損壞，提出如下使用要求：

（1）禁止600m以上中段直接向礦石溜井卸礦。應(yīng)將600m中段以上向礦石井卸礦的通道堵斷；或者有條件時(shí)，也可以在礦石井600m中段安裝閘門(mén)，上部中段卸入的礦石由600m中段閘門(mén)到粉礦堆緩沖后再進(jìn)入礦石井。

（2）520m標(biāo)高以下應(yīng)經(jīng)常處于滿(mǎn)倉(cāng)狀態(tài)，以確保500m破碎硐室、鏈閘硐室不受礦石沖擊。

（3）應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)586m鎖口處及三個(gè)中段的卸礦斜溜道的磨損和損壞情況，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和檢修。586m鎖口的上口面，凈直徑為3m的這一段，是確保下部溜井安全的關(guān)鍵，這一部分若有損壞，要及時(shí)修復(fù)。

（4）應(yīng)定期觀測(cè)井筒的磨損和損壞情況，必要時(shí)采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)和修復(fù)措施。

（5）不管什么位置，都不能讓損壞范圍發(fā)展得較大，都要及時(shí)修復(fù)，否則損壞范圍擴(kuò)大后，損壞速度會(huì)加快，檢修的費(fèi)用和時(shí)間將成倍增加。

從約九年來(lái)溜井使用情況看，已通過(guò)近1700萬(wàn)t礦石，滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要；從近來(lái)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和了解的情況看，在溜井上部鎖口段及其之下的沖擊部位、幾個(gè)卸礦溜槽部位有局部損壞，需要在檢修期間進(jìn)行局部修復(fù)，之后此礦石溜井剩尚需承擔(dān)約1600萬(wàn)t礦石的通過(guò)量。

從生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，應(yīng)嚴(yán)格按上述溜井使用要求，及時(shí)修復(fù)溜井局部損壞部位，才能保證溜井長(zhǎng)期安全健康使用，同時(shí)也能大大減少維護(hù)費(fèi)用。

8 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)根據(jù)溜井損壞情況，對(duì)損壞原因進(jìn)行了分析，提出了應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)行了具體的修復(fù)工程設(shè)計(jì)，并對(duì)工程施工和生產(chǎn)使用提出了相應(yīng)要求，從幾年來(lái)溜井使用情況看，溜井僅產(chǎn)生了局部損壞，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要。從累計(jì)過(guò)礦量看，此主礦石溜井修復(fù)前及修復(fù)后已通過(guò)約4500萬(wàn)t礦石量，全生命周期累計(jì)過(guò)礦量將達(dá)到6000萬(wàn)t以上，通過(guò)礦石價(jià)值達(dá)百億元，溜井修復(fù)后，使與其配套的運(yùn)輸、破碎提升系統(tǒng)工程能延續(xù)使用，因此，設(shè)計(jì)和維護(hù)好主礦石溜井，具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。