廟溝鐵礦露天轉地下過渡期井筒封閉技術初步研究

馬金澤，劉津源

(河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦，河北 秦皇島 066501)

0 引言

近年來，我國露天采場礦量近乎枯竭，為追求礦山企業的長足發展，開始對露天采場境界外的深部礦體進行地下開采[1]。因此如何平穩快速地度過露天轉井下[2-3]的轉型期，加快推進基建進度、縮短基建工期，更加安全、高效地完成基建任務，是關系到轉型礦企能否順利銜接、如期投產的關鍵問題[4-5]。

河鋼集團廟溝鐵礦于1986年1月建礦，露天采場經過三十多年的開采于2020年結束開采任務。目前廟溝鐵礦露天轉地下開采工程正處于地下基建工程收尾和地表井塔樓開始施工的關鍵時期。根據該鐵礦綜合規劃，為保證井下基建工程與井塔樓同時施工，保障整體工程安全、快捷、高效地完成，要求礦建單位在原有提升系統下，在240 m水平再安裝一套提升系統，以保證井下剩余工作順利開展，在其改絞完成后[6]，由井塔樓施工隊伍對主井現有提升設施進行保留，方便240 m水平提升系統正常運行，再對主井井筒進行臨時封閉[7-9]，布置井筒封口盤，利用原有提升設施搭設作業平臺在井筒內安裝兩層封口盤，下層封口盤進行部分封閉，用于鋼絲繩的懸掛，上層封口盤進行全部封閉，用于穩車上富余的鋼絲繩盤放以及井筒的防護，在井口處布置緊繩平臺，用于罐籠4條罐道繩的漲緊，最后再對主井地表以上井架設施進行拆除。

1 礦山工程概況

河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦位于河北省青龍滿族自治縣城東南方向100 km處，礦區中心地理坐標為東經119°24′10″，北緯40°10′20″，行政隸屬青龍滿族自治縣祖山鎮管轄。承秦公路由礦區北部4.5 km處通過，有簡易公路與之相通，交通便利。

目前主井布置在廟溝鐵礦現有供應科西南方向170 m處，基本位于礦體西側下盤，靠近北端。豎井工業場地位于尾礦庫出口的上游，距離尾礦庫溝口415 m，高于尾礦庫溝口標高12 m，并且中間間隔兩個小的山脊。主井上下部標高分別為+500 m和-160 m，井深660.0 m，井筒直徑5.2 m，凈斷面21.2 m2，掘進斷面26.4 m2。井頸部分采用鋼筋混凝土支護，井筒部分采用混凝土支護，支護厚度300 mm，井筒穿過表土層及風化層約10 m。保留的原有主框架如圖1所示，做井筒封閉時，利用原有提升設施搭設作業平臺，利用作業平臺在井壁上完成上下兩層封口盤的鉆孔、注錨桿以及安裝托架等工序，然后再進行雙層封口盤的具體布置。此技術能夠實現井筒封閉并能使井下提升系統安全穩定運行，技術難點在于合理的設計出滿足各項工作要求的封口盤。

圖1 需要保留的主框架示意圖

2 雙層封口盤井筒封閉技術

2.1 技術方案

布置井筒封口盤，利用原有提升設施搭設作業平臺在井筒內安裝兩層封口盤，下層封口盤進行部分封閉，用于鋼絲繩的懸掛，上層封口盤進行全部封閉，用于穩車上富余的鋼絲繩盤放以及井筒的防護，在井口處布置緊繩平臺，用于罐籠4條罐道繩的漲緊。技術難點在于如何使完成的井口封閉盤滿足各種技術要求。

2.2 具體技術方法及步驟

2.2.1 上、下層封口盤安裝

礦建單位交井后，將罐籠頂部下放至井口以下的安裝位置上，在罐頂上安裝20#a槽鋼，20#a槽鋼一端與罐籠頂部連接，另一端通過使用12#槽鋼將20#a槽鋼與礦建單位的井口鎖口盤相連接固定，在20#a槽鋼上鋪50 mm厚的腳手板，搭設臨時作業平臺，利用作業平臺在井壁上完成上層和下層封口盤的鉆孔、注錨桿以及安裝托架等工序。待以上工序全部完成后，拆除作業平臺，將罐籠提至井口以上。對井口鎖口盤進行部分拆除，以方便人員及主梁進出井筒為宜，使用25 t汽車吊將下層封口盤主梁吊放至相對應的托架上，使用25 t汽車吊，吊住吊籃將施工人員下放至作業高度，完成主梁找正固定。使用25 t汽車吊安裝下層封口盤的支梁、花紋板，并將2趟排水管路、2趟供料管路以及1趟壓風管路固定在下層盤上，見圖2。按照下層封口盤的安裝方法，安裝完成上層封口盤主框架，見圖3。

說明：L1-L3為40#a工字鋼，L4-L12為25#a工字鋼，1-6為罐道鋼絲繩，7-9為電纜懸掛鋼絲繩，10-12為安全梯鋼絲繩，13為排水管懸掛鋼絲繩，14為供水管懸掛鋼絲繩。圖2 下層封口盤平面布置示意圖

2.2.2 罐道鋼絲繩的漲緊、鋼絲繩的懸掛

對于需要保留的鋼絲繩，使用繩扣將其固定在位置相對應的下層封口盤主梁上，繩扣上端將繩套固定在主梁上，繩扣下端通過鋼絲繩卡纜將鋼絲繩與繩扣相連。對于懸掛在井架上的罐道鋼絲繩而言，使用25 t汽車吊吊籃將施工人員上提至作業高度，通過下松罐道鋼絲繩上的漲緊手拉葫蘆使繩扣受力。對于從穩車上到井架慢速輪至井筒內的懸掛鋼絲繩而言，慢松相對應的鑿井穩車使繩扣受力。待所有的鋼絲繩全部懸掛在下層封口盤主梁上后，使用25 t汽車吊完成上層封口盤花紋板鋪設的工作。利用上層封口盤作為作業平臺，在井口混凝土井圈上布置兩根I32a工字鋼，工字鋼之間使用12#槽鋼相連成一個整體，在工字鋼與罐道繩相對應的位置上焊接吊點、懸掛5 t手拉葫蘆。插制4條Φ31 mm繩扣，繩扣上端與手拉葫蘆吊鉤相連，繩扣下端通過鋼絲繩卡纜將罐道鋼絲繩與繩扣相連，使用5 t手拉葫蘆將罐道鋼絲繩漲緊。

2.2.3 富裕鋼絲繩的盤放以及井筒的封閉保護

對上層封口盤四周及鋼絲繩孔處進行封閉，邊角地方用帆布塞嚴、塞實，封口盤上使用50 mm厚的木板鋪滿，并在木板上鋪不低于50 mm厚的沙子，沙子上鋪防火毯，用于防止沙子污染鋼絲繩。待上述工作完成后，將穩車上富余的鋼絲繩依次吐至上層封口盤上，鋼絲繩繩頭處應做好記號并留檔。

2.3 應用效果

廟溝鐵礦主井井筒封閉滿足了建設單位所有的技術要求，通過使用雙層封口盤井筒封閉技術很好地解決了廟溝鐵礦井下基建工程與地表主井井塔樓工程同時施工的問題。完工后主井井塔樓開始施工，井下施工任務也照常開展，大幅推進了工程進度。經過半年來的實踐檢驗，井口封閉起到了較好的實際效果，井建施工工期預計可提前一年時間。

3 結語

通過使用雙層封口盤井筒封閉技術很好地解決了廟溝鐵礦主井的現有問題，實現了對主井現有提升設施的保留，對主井井筒進行臨時封閉，以及對罐道鋼絲繩的漲緊、鋼絲繩的懸掛、富裕鋼絲繩的盤放以及井筒的封閉保護，很好地解決了廟溝鐵礦井下基建工程與地表主井井塔樓工程同時施工的問題，大幅縮短了井建工期，更好地保障了廟溝鐵礦露天轉地下開采工程進度的穩步推進。