采用填沙法原位修復高深度溜礦井經驗總結

海 祥

（江西銅業集團東同礦業有限責任公司，江西 撫州 331812）

東同礦業V 號礦體深部開采工程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135m，設計溜井井筒凈直徑2.5m，上部礦倉凈直徑4.5m，下部礦倉凈直徑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，礦石對溜礦井井筒壁造成連續不斷的沖擊，使得-280m 到-415m 井壁圍巖多處垮落，局部垮落斷面較大。據現場初步觀測最大垮塌寬度可達9m 左右，如果不及時對溜礦井井筒進行修復加固處理，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。井壁圍巖條件及構造，是決定井筒修復方案的重要選擇依據。根據地質資料及現場勘測可知：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，垮塌冒落較為嚴重。

（2）返修方案選定。鑒于2#溜礦井當前現狀，有以下修復方案可供選擇。①井筒注漿[1]二次掘砌法：通過注漿加固原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密閉墻，形成隔漿層，然后在2#溜井在-280m 標高由上至下進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，即使通過注漿加固其強度也難以保障（不能恢復到原巖的強度）。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新建一個主溜井：結合礦山已有工程，選取合適位置新建一條主溜井。但鑒于礦山生產效益不高，且-325m 中段以上可采資源儲量有限，即將進入殘采階段，新建主溜井施工工期較長，工藝復雜，且成本投入太大。

經過多方研討，決定對方案一進行優化。即：采用井筒填滿噴錨黃沙的方式代替井筒注漿[1]。

2 施工準備

（1）場地清理。根據溜礦井施工需要，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。清理干凈后開始拆除2#溜礦井-280m 中段卸礦硐室卸礦坑內所有格篩。

（2）設備安裝。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 無縫鋼管為支腿，作為溜井施工時懸吊設備及天輪平臺用。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 中段標高溜井口附近安裝JTD-1.2 型調度絞車（卷筒直徑φ=310mm，寬度B=400mm）一臺，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連接，用四個U 形卡卡固繩頭，并在繩頭加設保護繩，以供人員上下乘坐吊桶時懸掛保險帶用。③最后安裝JZ-5/400A 型穩車（卷筒直徑φ=500mm，寬度B=800mm）兩臺，選用φ22mm 鋼絲繩，用于懸掛施工吊盤（自制），同時吊盤繩兼做傘帽滑架穩繩，吊盤分為上下兩層，用于人員站立、材料下放。

2#溜礦井剛開始施工時先用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。當井筒施工到-280m 標高以下5m 位置后，需及時安設井口封口盤。井筒提升設備需安裝好聲光信號、電話，作業人員需配備好對講機，確保上下信號安全可靠。

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

（4）平臺安裝（根據施工進度，逐個安裝）。為確保2#溜礦井施工時，作業人員及材料能從各中段溜井觀察口正常上下，減少井筒設備長距離提升時間，提高作業效率，特要求在各中段卸礦坑與主溜井貫通處安裝保護平臺，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 寸鋼管做平臺受力支架，再垂直3 寸鋼管焊接1 寸半鋼管作為平臺骨架，鋼管間距500mm，每根骨架鋼管架設45°斜撐，斜撐底按平臺受力支架制作，然后在鋪設12#螺紋鋼筋，鋼筋與平臺骨架焊接牢固，鋼筋間排距200×200mm，最后用2cm 花文鋼板鋪設牢固、嚴實。

3 修復加固施工

施工順序如下：下放黃沙——井筒檢查（排除松石）——錨網噴初次支護——搭設滿堂腳手架——扎鋼筋立模——澆灌混凝土成井——拆卸模板、腳手架。

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

（2）初次支護。先將井筒內黃沙通過-415m中段放礦漏斗將井內黃沙逐段下放后，施工人員系好安全帶，通過-280m中段提升設備下至井筒，借助井筒內黃沙面作為保護平臺對黃沙面以上井壁先進行松石排除清掃處理、再進行錨網噴聯合支護。如此依次放出井筒內黃沙，由上至下對2#溜礦井井壁進行錨網噴初次支護，直至支護至-415m中段標高結束。每段初次支護完后，需對井筒斷面進行詳細數據實測，繪制樣圖。

（3）立模澆筑。當2#溜礦井整個井筒錨網噴初次支護施工完成后，開始搭設滿堂腳手架，進行鋼筋混凝土立模澆灌施工。混凝土澆筑，采取由下至上的施工順序，即從-415m中段礦倉開始向上至-280m 中段。根據井筒實測斷面，為保證澆灌質量，節約井筒返修成本，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#溜礦井井筒支護施工斷面圖

①立模。模板采用小型1500mm×300mm×50mm預制鋼模板，每澆筑三模拆卸一次，循環使用。模板安裝時要對中及找水平，用井筒中心線和坡度規檢驗校核，再打上牢固的支撐。模板安放時，與上一圈的模板面必須靠緊，可用木楔楔緊，以免在接茬處出現臺階和蜂窩孔洞。模板縫應將保持垂直，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型滾筒式攪拌機攪拌砼。b）混凝土根據設計要求標號不低于C25號，采用PO42.5R普硅水泥，過期結塊受潮的水泥不準使用。c）澆筑時采取一層一層，一圈一圈地澆筑（每層厚度不超過200mm），并隨澆隨搗，防止出現蜂窩麻面。

4 關鍵問題的處理

①通風系統：為保證溜井通風，需在-280m 中段安裝一臺JBT122kw 風機壓入式通風，井筒內設一趟Φ500 膠質風筒。②大塊危石處理：如若在初次支護階段，發現井筒內有無法人工撬毛排除的大塊危石，則需要進行爆破處理，并對該區域加強支護，確保施工安全。③井壁網噴層的復查：由于井筒深度較深，且需要進行混凝土二次澆筑，導致施工周期長，因此需要不定期對已完成錨網噴初次支護的井壁進行巡查，確保井壁網噴層無開裂垮落現象，發現異常及時處理。④提升設備檢查：-280m 中段井口絞車司機每班進班作業前必須檢查井口所有設備的完好性，提升鋼絲繩、保護裝置、制動系統、提升信號、工作平臺等關鍵設備每班需由專人負責進行全面檢查，并做好檢查記錄。

5 經濟效益

①井筒注漿二次掘砌總投入：2604m3＊1300 元/m3（注漿費用）+743m3＊390 元/m3（二次掘砌費用）=367.5 萬元。②采用填砂法返修方案總投入：2604m3＊195.3 元/m3（購砂費）+272.45 萬元（施工總投入費用）=323.3 萬元。

效益=（1）-（2）=367.5-323.3=44.2 萬元。（注：因井筒返修所用的黃沙后期已通過礦車陸續轉運到各生產中段用于巷道噴錨，實際經濟效益將大于44.2 萬元）。

6 經驗總結及返修效果

①為避免黃沙在井筒內長時間存放后板結粘附井壁，不利于正常下放，故購買的黃沙需保持干燥，若含水份較大，過于潮濕，則需在下放前過濾晾干水分。②為確保返修效率，可在放沙漏斗口增設溜槽，直接將黃沙溜放與礦車內，隨即轉運用于噴漿支護，以提高放沙效率，確保返修工程進度。③井筒內放出的黃沙在轉運后投入使用前，需進行過濾篩選，剔除雜物。④溜礦井經修復加固投入使用，溜井容積相較設計有所增大，可存礦石增多；采用螺紋鋼支護的井壁因不受礦石沖擊，未見井壁支護層有脫落垮塌現象，達到修復加固預期效果。

7 結論

本次溜礦井原位修復的施工加固中，由于對施工方案進行合理優化，并在施工過程中不斷摸索，總結出新的經驗，取得了理想成效。不僅在確保了井筒修復質量，防止井壁圍巖進一步垮塌冒落的同時，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施工作業人員的安全，為今后金屬非金屬礦山溜礦井的修復治理積累了寶貴經驗，提供了方案參考。