某铝土矿山古河床露天坑中建井技术方案

付宗智(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410007)

某铝土矿山古河床露天坑中建井技术方案

付宗智(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410007)

某铝土矿山原设计回风井位于古河床上，后被露天采挖，原设计井位处露天坑深度达到23m，该段地层为破碎粘土岩。采取先将工业场地范围内的露天坑回填至设计标高，再采用常规方法开挖建井，可以避开因雨季施工泥石流淹井的风险；能够按常规顺序进行场地回填压实和井筒掘砌施工，保证回填压实质量，施工方便，措施工程少。

设计标高； 吊挂井壁； 露天坑； 分层压实

1 项目概况

某铝土矿山一回风井位于古河床上(该河道现已干涸，但地势较低,雨季连续降雨时有短期汇水)，在完成审批及施工图设计后，一直没有开工，但主副井按计划开工，并按原设计进行了风井联络大巷的施工。在征地协调的过程中，原设计井位被露天采挖，风井工业场地被挖成一个深达23m的坑。露天开采完毕，业主与村民签订了征地协议。

因露天开挖，原设计工业场地位于已开采的露天坑范围内，在露天坑的最东面。原设计井口位置的地面标高低于原始地坪23m，井口北面为露天坑的土质边坡，坡度70°左右，边坡距井口15m，随时存在边坡失稳的风险；露天坑内工业场地西北角有一个1m3/h的集中涌水点；工业场地西侧为约2万m2的露天回填带，地势西高东低。当时正值8月份，当地雨季为7～9月，若出现连续降雨，风井工业场地有被泥石流埋没的风险。根据《工程地质勘查报告》，该风井表土层厚度64m，其中井深0～29m深度为粉质粘土和砂卵石、泥卵石层， 29～64m为粘土页岩，64m以下为灰岩，溶洞较多。地下水位标高在井深69m处。回风井工业场地周边情况见图1。

2 露天坑内井颈段施工方案比较

因风井工业场地用地已通过国土部门批准，井口坐标位置及通风方式已通过安全部门审批，且井下巷道正按原设计向风井方向施工，该风井只能在原设计井位建井。露天坑内井颈段施工有3个可比方案，各方案的优缺点见表1。

图1 回风井工业场地周边情况示意图

考虑到现场的施工管理水平、施工的安全性及便利性，决定采用方案一施工该回风井。

3 工业场地详细回填方案

露天坑内工业场地采用分层压实回填到494m设计标高，回填段井颈采用吊挂井壁法从上往下施工到第一个壁座，再从壁座往上对井筒进行二次浇筑。本方案关键是回风井工业场地土方回填分层压实的质量能否达到设计要求。土方分层压实回填技术要求如下。

表1 各方案的优缺点比较表

(1)处理露天坑内工业场地西北角的集中涌水点，防止涌水在坑底形成软弱层。因该处涌水点地势较低，水只能通过水泵排到地面，否则将渗透过风井工业场地，流向南边更低的露天坑，这样将影响整个工业场地的稳定。考虑到该井施工用水供水困难，决定在涌水口建一取水小井，作为施工期水源，即解决了排水问题，也保障了施工用水。

(2)土方回填前应清除需分层压实范围内基底过厚的回填土(石)及回填土中的垃圾、块度大于100mm石块等杂物。平整基底标高，并作压实处理。

(3)填方土料要求。①应选用粉质粘土，或级配良好的碎石土。②以碎石土作填料时，其最大粒径不宜大于100mm。③以粉质粘土作填料时，其最优含水量以手握成团、落地开花为宜，过干适当洒水，过湿适当翻晒，需采用击实试验确定。④不得采用淤泥、耕土、膨胀土以及有机质含量大于5%的土料。⑤填土应尽量采用同类土填筑，当采用不同的土填筑时，应按土类有规则地分层铺填，将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下，不得混杂使用，保证水分排除和基土稳定，并避免在填方内形成水囊和产生滑动现象。

(4)填土压实建议采用碾压法，拟采用施工设备采用平碾(8～12t)，每层铺填厚度200～300mm，每层压实6～8遍。实际施工应现场试验确定碾压分层厚度、碾压遍数。

(5)分层压实填土压实系数λc，井筒中心8m范围内露天坑基底至设计地表(494m)≥0.93;设计工业场地其它区域露天坑基底至设计地表(494m)≥0.90。分层压实回填土地基承载力≥150kPa。

(6)压实填土的最大干密度和最优含水量，应采用击实试验确定。

(7)在地形起伏之处，应做好接搓，修筑1∶2阶梯形边坡，每台阶高可取500mm、宽1 000mm。分段填筑时每层接缝处应作成大于1∶1.5的斜坡，碾迹重叠0.5～1.0m，上下层错缝距离不应小于1m。

(8)从露天坑底开始分层压实，其中东南西三边每压实1.0m高，可收缩0.25m(自然坡不得形成台阶)，北侧压至边坡即可。

(9)压实填土的质量检验应符合下列规定。①施工过程中，应分层取样检验土的干密度和含水量；其中回风井位置设2个检测点，风道及通风机房基础位置必须设检测点，其余部分按每500m2面积设不少于1个检测点。②分层压实的施工质量检验应分层进行。每完成一道工序，应按设计要求进行验收，未经验收或验收不合格时，不得进行下一道工序施工。具体应遵守《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202- 2002)、《土方与爆破工程施工及验收规范》(GB 50201- 2012)及相关规范要求。

(10)压实填土施工应与周围不压实填土同步施工，确保回填施工安全，并应及时采取碾压工作面的防排水措施，确保碾压质量。

4 井筒施工方案

待工业场地按设计要求回填到设计标高后，对临时井架基础、风机基础、电机基础等重要部位进行荷载试验，确保达到设计承载力要求。

井筒回填土段采用吊挂井壁施工，待吊挂到第一个壁座后，从下往上对井壁进行二次浇筑。最后按常规方法凿岩爆破，短段掘砌进行正常段施工。对含水层或溶洞段，先采用工作面预注浆进行堵水或充填，再进行掘砌施工。

[1] 采矿工程设计手册 [M].北京：煤炭工业出版社，1989.

[2] JGJ 79- 2012，建筑地基处理技术规范[Z].北京：中国建筑科学研究院，2012.

[3] YSJ 021- 93，有色金属矿山井巷工程设计规范[Z].北京：北京有色冶金设计研究总院，1993.

[4] 井巷工程设计[R].西北冶金设计院，1979.

[5] 沈季良，等.建井工程手册(第一卷)[M].北京：煤炭工业出版社，1986.

[6] GB 50202- 2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[7] GB 50201- 2012,土方与爆破工程施工及验收规范[S].

Return air shaft building technical scheme at the open pit in ancient river bed of a bauxite mine

The original design of the return air shaft of a bauxite mine was located in the ancient river bed, but in the shaft location the rever bed was dug and formed a big pit with the depth of 23m, and the stratum is broken clay rock. Backfill the pit in the range of industrial sites to the design elevation, then using conventional method excavates and constructs the shaft, which can avoid the risk of flooded shaft caused by debris flow during the rainy season, backfill and compact industrial sites and build shaft according to the routine sequence, and ensure the backfill and compaction quantity. It makes convenient shaft construction and less engineering measures.

design elevation; hanging wall; open pit; layered compaction

TD262

A

付宗智(1982-)，男，湖北房县人，工程师，主要从事矿山井巷工程的设计及研究工作。