许昌铁矿主溜井加固施工实践

李 超 毛春雷

(1.河南龙成集团许昌矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

许昌铁矿主溜井加固施工实践

李 超1毛春雷2，3，4

(1.河南龙成集团许昌矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

根据许昌铁矿矿石主溜井实际运行状况，分析了主溜井的破坏原因，在此基础上制定了主溜井的两种加固方案，并进行了安全经济合理性比较。方案实施后消除了溜破系统运行中的安全隐患，达到了预期效果。

主溜井 井壁塌落 加固

许昌铁矿于2007年建矿，一期设计生产能力200万t/a。矿石主溜井高120.3 m，净直径3.5 m，其中上部矿仓高13 m，净直径6 m，统一采用钢纤维混凝土筑支护，局部有钢筋网、锚杆、混凝土联合支护。

主溜井-200，-250，-327 m水平段于2012年6月中旬投入使用，至2013年5月累计通过矿石50万t。在生产过程中经常有钢纤维混凝土、钢筋网脱落，溜井堵塞频繁发生，多次采用放炮处理，导致主溜井井壁、上部矿仓壁塌落，严重影响正常生产，危及-327 m破碎硐室及-250 m水平卸矿站的安全。为了保证矿井正常生产，于2013年5月对主溜井井壁塌落部分进行修复。

1 主溜井破坏原因分析

主溜井布置如图1所示。

图1 主溜井布置示意

溜井从上部矿仓下口向上垂直破坏高度38 m，矿仓直径由原来的6 m扩大成下口8 m，中部13 m，上部8 m的椭球体，断面积由圆形变为椭圆形，已破坏至-280 m水平，还有继续向上塌落的迹象。

分析主溜井上部矿仓破坏的原因主要有：

(1)主溜井西北方向约27 m处为F3断层，受断层影响，井壁-300 m位置节理发育且有渗水现象，导致溜井片帮和塌方。

(2)-200，-250 m两中段卸矿口格筛孔规格600 mm×600 mm，矿石普氏系数f=12～14，矿石硬度大,后期格筛损坏后未能及时修补，矿块多大于600 mm，对井壁冲击较大；处理堵塞事故时用氢气球将炸药送入溜井内，无法准确确定炸药和氢气球位置，爆破时对井壁损伤大。

(3)主溜井为多中段垂直溜井，-200 m中段矿石由卸矿硐室直接进入主溜井，-250 m中段矿石经溜槽进入主溜井，溜井支护形式多为加钢纤维混凝土浇筑，均对矿仓造成较大的冲击。

2 主溜井加固施工方案

(1)方案一：钢筋混凝土加固。在主溜井内安放模板，用混凝土填充，修复38 m破坏段，使其形成直径6 m的矿石仓。

(2)方案二：钢筋混凝土+锰钢板+矿用工字钢加固。用20 mm厚的锰钢板作为主溜井内壁，锰钢板后面是12#矿用工字钢间隔(800 m)排列，矿用工字钢与塌落边界之间的空间用钢筋混凝土填实，最终形成直径6m的矿石仓。两种加固方案投资比较见表1。

以放矿200万t计，综合考虑，①方案一简单易操作，工期短，但须定期进行大修，且大修期间影响正常生产；方案二工期长，成本高，但服务年限长，检修工期短，可利用停工期间加固，不影响生产；②锰钢板为龙成集团子公司南阳汉冶特钢有限公司的产品，螺纹钢可充分利用前期生产过程中的边角料，成本低；③后期矿工字钢磨损到无法固定锰钢板时，服务年限仍比方案一长。反复论证后，最终确定采用方案二进行矿仓壁加固。

表1 加固方案主要材料及投资比较

3 井壁修复施工

3.1 矿仓修复施工

主溜井-318～-309 m段自下而上施工，形成下口5 m、上口6 m的喇叭状井壁，此区域用12#矿用工字钢、螺纹钢、混凝土加固，施工后将细碎矿石填入主溜井-270 m；对-270～-280 m进行缩口，形成下口7 m、上口3.5 m的喇叭状井壁，此区域先用锚索、锚杆支护，再用锰钢板、矿用工字钢、螺纹钢和混凝土加固，之后依次下放矿石，自上而下施工与下部对接，仓壁采用矿用工字钢间隔800 mm排列,锰钢板、螺纹钢和混凝土加固。加固后的矿仓断面见图2。

38 m范围内井壁沿周长每隔800 mm、沿纵向每隔1.5 m布置直径22 mm的螺纹钢连接组成喇叭状的矿用工字钢或锰钢板护，φ22 mm的螺纹钢每根1.3～2.5 m，一端穿到孔内与工字钢或锰钢板焊牢,另一端与井壁接触做预埋件用，垂高1.5 m为一个循环。矿用工字钢、锰钢板之间采用段焊，段焊长度200 mm。

3.2 质量保证措施

( 1)各项材料要有质量检验报告、合格证等，特别是混凝土塌落度的控制，结合运距对其调配至200 mm。

(2)所有焊缝必须达到设计要求，拼装零部件尽可能在地面平焊，避免在井内立焊，焊接前必须清理焊接面上的杂物。

图2 主溜井矿仓加固(单位：mm)

(3)保证混凝土浇筑质量。混凝土浇筑过程中每班必须全区域震动4次以上，浇筑后2 d沿井壁敲击锰钢板或矿用工字钢，听回音判断是否有空洞，若空洞面积超过0.2 m2，必须注浆处理。

4 结 语

修复后的主溜井无堵塞现象，每月检查1次，无破损现象，修复效果显著。

为延长矿工字钢、锰钢板等使用寿命，使用中仍需严控大块矿石进入溜井，同时需保持溜井高料位状态；爆破处理堵塞对溜井井壁伤害较大，应尽量避免使用；为避免生产用水进入主溜井，造成矿石胶结堵塞，可在铲车斗及矿车底部切割小孔，使水分在装运过程中流出。

[1] 采矿设计手册编写组.采矿设计手册：第3卷[M].北京:中国建筑工业出版社，1989.

[2] 刘永会，张海茂，岳发强，等.新城金矿主溜矿井塌落破坏分析及其修复[J].黄金，2000，21(9)：25-26.

[3] 安建英，张增贵.溜井系统矿仓加固形式的探讨[J].有色矿山，2002(1)：15-16.

祝大家新年好！

2014-10-21)

李 超(1988—), 男，副经理，461100 河南省许昌市。