某矿1#主溜井二次支护方案

时间：2024-09-03

王占军

（洛阳有色矿业集团有限公司，河南洛阳 471000）

1 1#主溜井基本情况概述

1#主溜井投入使用近一年以来，由于井壁围岩节理裂隙发育，溜井内涌水量较大，导致了井筒内的矿石出现了泥化，多次发生溜井跑矿的情况，且由于溜井围岩稳定性较差，在井壁受到冲击后出现破坏，同时由于矿山的溜井管理不到位，经常出现卡井情况，不得不多次采用爆破方式疏通主溜井，爆破产生的爆破地震波等有害效应，使得主溜井受到破坏，溜井多段垮塌，垮塌体积较大。由于主溜井为矿山咽喉工程，关系着矿山后期的正常生产，该矿山计划在2#主溜井投入使用后，对1#主溜井整体进行二次支护，同时修复加固井筒的垮塌段，后期作为矿山的备用溜井，确保矿山生产持续稳定[1]。

2 1#主溜井使用中存在的问题

①井筒围岩条件较差。1#主溜井处于凝灰质砂岩类岩石中，此类岩石均属半坚硬的～软弱的岩石类，遇水易软化，稳定性较差。②井筒支护不足。该溜井设计为无支护的裸井，现矿山仅对岩石破碎地段进行了厚度300mm的C20素混凝土砼支护，作为主溜井长期使用存在着支护强度不足和耐磨性能差的缺陷。③井筒内涌水量较大，井筒在施工过程中未采取有效的防水措施，井壁较大的涌水量及井筒内过多的粉矿，严重威胁了矿山的生产安全[2]。④溜井使用管理不到位。矿山在溜井使用过程中存在管理不到位的情况，溜井多次出现大块矿石卡井，卡井后需对溜井堵塞段下部的矿石进行放空，然后采用炸药进行爆破松动，爆破的冲击波对溜井的井壁造成了不同程度的破坏；矿山的采矿进度和溜井下部的运输进度不匹配，导致溜井多次出现排空深度较大的情况。

3 1#主溜井二次支护方案

3.1 钢筋混凝土支护方案

对井筒进行扩刷，支护后的净断面直径为3.5m。采用300mm厚度的C20钢筋混凝土对井筒进行支护，内外双层竖筋采用18mm螺纹钢，间距200mm，环筋采用10mm螺纹钢，间距350mm。

3.2 钢纤维混凝土支护方案

对井筒进行扩刷，支护后的净断面直径为3.5m。采用厚度300mm的CF30钢纤维混凝土支护。

矿山结合成本、工期及施工难易程度综合考虑，最终确定了1#主溜井的二次支护方案，2580m中段卸载坑下部10m的井颈段采用厚度300mm的C30钢筋混凝土支护且径向内衬18kg/m的钢轨。井身段采用厚度300mm的CF30钢纤维混凝土支护，钢纤维体积率为2%。溜井储矿段原有支护方式完全满足生产需求，不进行二次支护。

（1）费用初步计算。①掘进增加方量的费用：3.68m3×（220-20）m×690元/m3=507840元。②混凝土费用：3.68m3×（220-20）m×1100元/m3=809600元。③钢纤维的费用：3.68m3×（220-30）m×2%×7.9t/m3×7000元/t=773315元。费用合计209.08万元。

（2）工期初步预计。井筒二次支护施工工艺，自上而下扩刷井筒，扩刷2米后，支模浇筑，达到初凝后继续扩刷井筒，每循环用时24小时。

井身段共计190m，预计工期100天，10m井颈段支护预计用时20天，二次支护工期共计120天。

4 二次支护存在的问题及采取的措施

（1）二次支护存在的问题。由于该矿山的矿岩多为软岩，遇水易泥化，所以1#主溜井在支护前要对溜井内矿石进行放空，溜井放空后原有的垮塌部位将失去支撑，会导致垮塌部位不断扩大。放空后的溜井在二次支护时，人员只能在悬空的吊盘上作业，增加了作业的施工难度和安全风险。溜井的垮塌部位垮塌高度、深度较大，在混凝土支护作业时容易出现二次垮塌，存在着安全风险，且无法全部用混凝土进行充填。溜井局部涌水量较大，在二次支护前需对裂隙水进行治理。

（2）采取的相应措施。针对以上问题，矿山决定采取在1#溜井二次支护前对溜井进行充填的施工方案。回填材料采用能过快速透水且不易泥化的鹅卵石，鹅卵石的粒径为50mm～300mm之间，这样既能确保井壁涌水能够顺利的排出，同时充填满的鹅卵石能够支撑坍塌段井壁，防止坍塌区域的继续扩大。且井筒充填满之后，人员可在充填的鹅卵石颗粒上部作业，保证了作业人员的安全。二次支护时，采取自上而下分层支护的施工顺序，从下部振动放矿机放出部分鹅卵石，露出长度2米的井壁，鹅卵石上部铺设油毡布，防止扩帮产生的废石和浇筑的混凝土混入鹅卵石中，废石和废料从井筒上部提出，待支护完成后再次放出部分鹅卵石，进入下一施工循环。在支护施工到达溜井垮塌段时，每次放出少量鹅卵石，暴露出1米长度的井筒，首先采用喷浆支护的方式对垮塌段进行初步支护，喷浆结束后采用锚喷网进行支护，然后继续放出鹅卵石，暴露出1米井筒后再次进行支护，待单个坍塌区全部暴露出且初步支护完毕后，该段井筒采取自下而上的方式进行二次支护。在二次支护过程中，遇到涌水量较大的井筒段，首先针对主要的涌水裂隙进行注浆封堵处理，待封堵裂隙水后再对该段井筒进行二次支护。

5 溜井的使用管理

（1）严禁对溜井进行放空，严格控制溜井的排空高度，减少矿石对井壁的冲击。溜井放空后，矿石在下落的过程中，不断的撞击井壁，容易对井壁造成破坏。通过加强现场的管理，严格将溜井的排空高度控制在30m以内，以加强对井壁的保护作用。（2）严格控制采场的大块矿石，防止大块矿石进入溜井。采场的大块矿石集中进入溜井，容易造成溜井卡井，卡井后采取爆破松动的方式进行处理，容易对井壁造成破坏，导致溜井的局部垮塌等情况。（3）合理调配采掘计划，保证溜井内矿石处于不断流动状态，防止由于矿石的长时间静置导致的矿石结拱卡井现象发生。