基于主溜井實測隱患分析及治理

張道長 周雄超

（浙江建輝礦建有限責任公司 溫州 253800）

1 引言

主溜井是礦山運輸提升存礦的場所，也是礦山的“咽喉”所在。主溜井的垮塌破壞，嚴重影響礦山的安全生產，甚至威脅周邊主副井的安全。某鐵礦年產鐵礦120萬噸，主溜井自2008年投產啟用后，已經服務了多年。由于主溜井深度高，卸礦不斷沖擊井筒壁，再加上部分時間存礦高度不夠，使用不合理，導致主溜井受損嚴重。主溜井局部發生過較大規模的片幫垮落，隨著主溜井垮落區域不斷增大，其垮落區域已經接近主井井筒。這嚴重威脅主井井筒及礦山的安全與生產。在此情況下，采用空區激光探測系統對主溜井進行了三維探測，準確地獲取了主溜井的破壞形態、垮塌體積、垮塌范圍等三維信息。在此基礎上，選取合理的主溜井治理方案，對主溜井的垮落區域采取混凝土回填的措施，實現了主溜井的安全治理，為后續礦山安全高效開采提供保障。

2 主溜井三維探測

采用三維激光掃描儀（VS150）對主溜井進行探測。經過現場分析，結合可用的巷道工程，在與礦山技術人員交流后，本次探測位置選擇兩處，選取了-120中段、-180中段各一個監測點。

本次探測工作采集了兩組數據，數據經過處理利用三維礦業軟件3Dmine建立了-120m和-180m測得的主溜井垮塌空間三維模型，由于測得的空間有交集，因此對模型進行了并集運算，得到了主溜井垮塌空間模型見圖1。

圖1 主溜井三維實測圖

3 主溜井垮落分析

經過主溜井的探測，建立了主溜井垮塌最新三維模型。運用三維軟件，對模型進行剖切，得出各剖面圖，現列出部分水平剖面見圖2、圖3。

圖2 -90m剖面圖

圖3 -120m剖面圖

通過主溜井模型及各剖面圖可得出以下信息：主垮塌空間的標高范圍為-170m至-103m，平面上垮塌空間距離主井僅為13m左右。本次探測到的垮塌空間垂直范圍為-190m～-80m，垮塌體積總量為33400m3（包含原主溜井開挖時的體積），垮塌平面投影面積約1080m2。中上部垮塌面積較大，下部較小。目前跨落空間向上發展，溜井內的礦石無法起到支撐作用，垮塌速度很難預測，探測結果表明主溜井對主井的安全構成嚴重威脅。

4 主溜井治理方案

在-193m標高設置底部結構作為支撐，采用混凝土充填整個垮塌空區。通過底部結構的支撐，并借助圍巖的摩擦力和支撐力，將充填在溜井里的充填體穩定固化，然后采用注漿措施工程使得靠近主井側圍巖與充填體充分結頂。施工底部結構，需要施工斜井工程作為人員與材料的通道。具體實施步驟如下：

（1）主溜井回填。礦倉段在主溜井治理后還需服務-120m和-180m中段生產，可以采用易于后續重新開挖的材料，如黏土進行回填。-195m標高以上20～30m主溜井應采用C215高標號的水泥砂漿回填密實，為下一步底部結構施工創造有利條件。主溜井其它坍塌空區部位可以采用低標號水泥砂漿回填。其中主溜井不易回填坍塌空區部位可以在-60m中段或-120m中段施工聯絡道至坍塌區上方，然后鉆孔進行回填。特別應對-120m標高主溜井靠近主井坍塌嚴重部位應施工聯絡道鉆孔進行回填，回填過程中應建立監控監測設施，確保回填質量。

（2）底部結構。從-180m中段車場巷道施工措施聯絡道至-195m標高主溜井處，然后開挖回填體。底部結構面積較大，建議分階段開挖及澆筑底部結構，開挖前應施工管棚等超前保護措施，保證每次開挖都在超前保護措施掩護下作業，且每次開挖后應及時施工臨時支護，建議采用U型鋼支架等高強支護形式。

（3）-180m卸礦站。距離主溜井15m施工卸礦硐室，卸礦硐室采用400mm厚鋼筋混凝土支護，底部通過一條不小于60°的斜溜道與現有主溜井的上部礦倉相連，斜溜道采用300mm厚鋼筋混凝土支護，鋼筋混凝土標號均為C30，斜溜道底板內側設置22kg/m鋼軌加固。

（4）礦倉施工。開挖礦倉段，并根據現場礦倉破壞情況對礦倉破損部位進行修復。

5 結論

采用三維激光掃描儀對主溜井的實際破壞情況進行了三維探測，得出了主溜井的準確三維信息，在此基礎上對主溜井進行了治理，解決了礦山的重大安全隱患。得出以下結論：

（1）利用三維激光掃描設備對主溜井進行了探測，利用三維礦業軟件進行建模，準確獲取了主溜井的破壞形態、垮塌體積、垮塌范圍等三維信息。

（2）通過對溜井模型進行剖面分析，得出平面上垮塌空間距離主井僅為13m左右。中上部垮塌面積較大，下部較小等信息，為主溜井的治理提供了可靠地信息。

（3）通過在主溜井底部施工底部結構，采用混凝土充填整個垮塌空區，最后對主溜井進行開挖，實現主溜井的安全治理，為后續礦山的安全開采提供保障。