浅谈三山岛金矿深部某中段井下排水系统建设

刘国栋，贾万玉，刘　军

(山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿，　山东 莱州市　261442)



浅谈三山岛金矿深部某中段井下排水系统建设

刘国栋，贾万玉，刘军

(山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿，山东 莱州市261442)

三山岛金矿矿体位于海底之下，地下涌水突出。作为富水矿山，为确保井下掘进安全，深部排水系统建设迫在眉睫。根据工程建设存在的困难，三山岛金矿从设计、施工、管理等方面采取了多种解决措施，从而按期高质量完成工程建设。

排水系统；矿井建设；施工措施

0　引　言

三山岛金矿濒临渤海，渤海海平面是当地的最低侵蚀基准面。矿床全部埋藏在当地侵蚀基准面之下。矿坑的主要充水来源为构造裂隙含水带，F3断裂构造含水带规模大，贮存有较为丰富的地下水，且具有较强的导水能力。F1下盘构造裂隙含水带NW向导水裂隙发育，北西端接受海水越流补给，海水沿多条导水构造进入矿坑，为矿坑充水的主要补给源[1]。

近年来，三山岛金矿生产能力不断提高，回采工作面下沉过快，开拓工程相对滞后导致备采矿量不足，为解决以上问题，该矿制定“强掘深部”规划。矿山矿体主要赋存于F1构造下盘，深部开拓工程必须穿越F3断裂带[2]，因此深部开拓进程中必然会面临涌水突出的现象，深部排水系统建设迫在眉睫。

1　工程建设存在的困难

(1) 工期紧张。三山岛金矿在明确深部增加排水系统的必要性和紧迫性后，依据“三山岛金矿三至五年生产规划”，给工程指定严格的工期，即设计、采购、矿建、土建、安装调试总工期不得超过4个月，于2016年2月份达到排水能力。排水系统矿建工程包含水仓、配水巷、吸水井、水泵房、配电硐室、管缆井等掘进工程。安装工程包含水泵、电机、配电设备、起吊设备、排水管路、排泥管路等设备安装。相对于较大的工程量，4个月的建设时间非常紧张。

(2) 作业条件恶劣。三山岛金矿深部通风系统不完善，深部部分区段体感温度在35℃以上。矿山涌水突出，在深部高温条件下，形成高湿度环境。工程建设位于深部中段，地压很大，矿山深部采场已出现岩爆现象，因此深部地压控制也是工程建设难点。

(3) 人员组织复杂。在富水矿山中，排水系统建设占有举足轻重的地位。工程建设涉及矿山、设计院、施工单位等单位，也包含采矿、土建、机械、电气等专业。在工期紧张的情况下没有充足的时间去引入有施工经验的设计、施工总承包单位去建设工程。因此，建设人员主要由矿山临时组织“各路人马”管理施工。

(4) 施工工艺复杂。施工过程中涉及许多复杂的施工工艺，为保证设备安装顺利，硐室建设更是要精确施工。施工应用大量特殊工艺，例如大断面硐室掘进、光面爆破、预裂爆破、大坡度长距离天井施工、高地压环境下大断面硐室支护等施工技术。

2　工程施工措施

2.1设计优化

排水系统矿建设计主要包含水仓、配电硐室、水泵房、管缆掘进设计及电气、设备安装设计。

(1) 通过与设计院沟通协商，三山岛金矿自行设计水仓和管缆井，其余设计由设计院负责，从而减少部分设计成本。

(2) 水泵房在废旧维修硐室基础上进行改造，从而节省掘进工程量2500 m3。原有废旧维修硐室规格为6.5 m×9.5 m，为维护硐室稳定采用锚网喷射混凝土方式进行支护，锚杆网度800 mm×800 mm，锚杆菱形布置，锚网采用6#钢筋焊接方格网，网格100 mm×100 mm，规格1000 mm×1000 mm，喷射混凝土强度C20，厚度不小于100 mm[3￣5]。同时设计中尽可能的减少吸水井的断面，减少对原岩的破坏。对硐室周边废旧工程充填封闭处理，维护硐室稳定性。经过以上措施解决了大断面硐室的稳定性问题。

(3) 配电硐室内电气设备布置采用并排布置，不采用单排布置，使配电硐室长度控制在30 m以内(见图1)。在符合《金属非金属矿山安全规程》要求下，不必增设第三条安全出口，从而减少工程量。

(4) 局部联络道内电缆沟采用砖砌明沟，不采用地面起底后加混凝土浇筑电缆沟，在满足工程需要的同时，减少了施工难度和工程费用。

(5) 配电硐室设计要求砌碹300 mm厚混凝土。经矿山实地论证后，由于配电硐室围岩状况较好，无渗水、淋水现象，采取对配电硐室顶板挂网支护，全断面喷浆100 mm。修改设计方案后相对于砌碹方案，工程施工工期更短。

(6) 水泵房内起重梁安装原设计采用施工梁窝支护，但由于水泵房为旧工程改造，围岩稳固性较差，尤其靠近吸水井一侧顶帮破坏较为严重，承重能力较差，直接采用梁窝支撑起吊梁，后期使用中安全隐患较大。为解决该问题，矿山与设计院多次沟通讨论下，对靠近吸水井一侧采用钢结构支撑，另一侧先施工锚杆支护围岩，再采用“少装药，多打眼”方式，光面爆破形成梁窝，由此形成梁窝与钢结构联合支撑起吊梁[6]，如图2所示。

图1配电硐室平面布置

图2　起吊梁安装

(7) 三山岛金矿主要采矿方法为充填法，流入水仓中的水含沙量较大。设计推荐采用潜水泵排水方案，但根据矿山实际应用，潜水泵在泥沙量较大的情况下，故障率较离心泵高出很多，后期维护成本极高。矿山从长远使用成本考虑，采用常规离心泵进行排水[7]。

2.2施工优化

排水系统建设主要涉及设计、采购、矿建、土建、安装调试5项工程，每项工程之间即相互制约又可平行作业，尤其在设计与采购之间，设计必须在设备订货的基础上进行，而国有企业设备招标采购的形式使得采购持续时间较长，导致设计滞后。同时，在设备采购过程中，矿山可以自行设计一些前期工程，提前施工，缩短建设周期。

(1) 水泵房平面布置设计必须在电气设备订货完成后方可进行设计。在设备订购过程中矿山先施工4.0 m×3.0 m小断面导向硐室，再根据正式施工工图纸要求进行扩刷。缩短配电硐室建设工期15 d。

(2) 由于水泵吸程不足，在水泵房设计未完成之前，与设计院沟通后提前对水泵房进行2 m起底，起底时采用预裂爆破方案[8]，减少对老工程的爆破扰动。缩短水泵房建设工期20 d。

(3) 合理平行作业。矿建、土建、安装工程交叉作业。例如，在上部中段平巷进行排水管路安装的同时，水泵房混凝土基础的浇筑和2条水仓的掘进工程平行作业。

(4) 水泵房内铺设道轨。在水泵房内混凝土基础施工结束后，采用有轨形式往水泵房内运输设备，减少对养护期内混凝土基础的破坏。

(5) 水泵房起底后高度在10 m左右，为确保硐室全断面喷浆挂网支护到位，施工单位采用搭设建筑脚手架的方式，自上而下进行硐室支护。

(6) 所有硐室喷浆采用湿式喷浆工艺，代替干式喷浆。工程处于高温、高湿的环境，干式喷浆存在回弹率高、粉尘大、喷浆质量不稳定的缺点[9]。湿式喷浆改善了工人的作业环境，提高了生产效率，还能保护作业人员的职业安全健康。

(7) 管缆井全长为98 m，为长距离天井。为加快管缆井施工，在管缆井中间增加联络道，分上下两段同时施工管缆井，上下两段管缆井之间预留3 m岩柱，待扩刷成形后爆破3 m岩柱，贯通两井。缩短建井工期30 d。

2.3创新管理模式

(1) 为使水泵房矿建、土建、安装工程合理进行交叉作业，矿、土、安总体发包进行招标，所有工程由一家施工单位进行施工，减少因中间环节交接不善影响工程进展。

(2) 打破管理部门和专业界限，形成施工指导小组。专业管理划分为电气、设备、矿建，三个专业设置专人与设计院和施工单位沟通，减少因专业属性强造成设计和管理理解不透导致的施工失误。

3　结　语

三山岛金矿深部某中段临时排水系统于2015年10月底开始施工，在2016年2月底排水试车成功，排水系统正式投入使用，超前5 d完成所有工程。在以往三山岛金矿大型系统工程建设中，多采用设计、管理、施工整体发包模式，由承包单位管理施工。在此项排水系统工程建设中，由矿山独自进行工程管理，灵活协调设计方与施工方之间的联系，在充分发挥了矿山工程技术人员的管理能力的同时降低了工程管理成本，为以后矿山工程管理提供了宝贵的经验。

[1]王善飞.三山岛金矿深部开采水文地质浅析[J].中国矿山工程,2001,30(3):9￣12.

[2]陈兵宇,刘亚军,武志明,等.三山岛金矿导水断裂带的危害及防治方法[J].现代矿业，2013，29(10):139￣141.

[3]王淑芹,于世孚.三山岛-435 m水泵房系统大断面砼支护及预埋铁件新方法[J].山东煤炭科技，2002(07):36￣36.

[4]贾安立.大断面软岩硐室联合支护[J].矿山压力与顶板管理,2001(3):29￣30.

[5]史洪林,巴森.大断面破碎顶板锚带网联合支护技术[J].矿山压力与顶板管理,2001(3):27￣28.

[6]汤德英.钢龙门架的设计[J].福建建筑,2001(1):30￣32.

[7]苏静，陈才贤，李文斌.采区排水系统的简化及水泵选型 [J].矿山机械,2015(3):69￣71.

[8]蔡路军,马建军.预裂爆破减震机理及效果分析[J].中国矿业,2005,14(5):56￣58.

[9]牛文章.锚喷巷道湿式喷浆工艺的应用[J].现代矿业,2013,29(5):136￣138.

2016￣05￣17)