一种新型复合井壁的应用

2018-03-10马杰

中国矿山工程 2018年1期

关键词：夹芯板内层外层

马杰

(大冶有色金属集团控股有限公司，湖北黄石 435005)

1 前言

丰山铜矿为大冶有色金属公司的主力矿山，生产能力为66万t/a。北沿矿体原有的回风井由于多中段错位、倒段、回风巷跨塌等原因，阻力大，通风效果差。为解决-320～-440m深部矿体开采，新设一个北回风井。

2 井筒概况

2.1 井筒设计参数

通过对矿山风量、风速、风阻计算，北回风井净直径φ4m；北回风井井口标高+105m，井底标高-380m，井筒深485m,在-320、-380m两个中段设单向马头门。

2.2 井筒地质条件

因矿区处于山地，新设北回风井选址在北沿矿体+7线排土场。排土场处于半山坡上。根据井筒钻孔工勘报告：回风井井筒要穿过50m厚原露采剥离的废石排土层，排土层主要为废石，块石粒径大小不一，夹杂的土质松散不均；50～163.1m为不稳定花岗闪长斑岩、角砾岩，属Ⅳ、Ⅴ类围岩；163.1m以下为花岗闪长斑岩、大理岩、角砾岩，岩体稳定性中等，属Ⅲ类围岩。由于场地位于山间盆地东部近冲沟部位，上部岩、土层渗透性强，井筒涌水量受大气降雨影响非常大。井筒预测涌水量为1 810.78m3/d。

3 复合井壁设计方案

对井筒要穿过厚近50m的废石堆场的特殊地层,井筒支护设计采用复合井壁：双层钢筋混凝土井壁,双层井壁之间夹70mm厚彩钢夹芯板，芯材采用聚乙烯泡沫塑料板。

井筒到基岩段按正常浇灌300mm厚混凝土支护，破碎段配筋加厚为400mm厚混凝土支护。

3.1 外层井壁

由于井筒穿过废石堆场,井壁与废石间的摩擦力小,井筒向下延深施工时，下部井壁的自重需通过上面成型井筒壁(上下部钢筋的连结)进行悬挂，防止井筒因受力发生不均匀沉降,引起井壁开裂。井颈段高56.75m,外层井壁采用3段不同厚度的钢筋混凝土支护，似倒置的承台，增大悬挂下部井筒壁重量的受力面积。其中最上面段井壁厚1 200mm,高4m;第二段井壁厚600mm,高6m;第三段井壁厚300mm,高44.75m;下部为2m高的壁座。具体见图1。

图1 井颈段形式示意图

3.2 夹层材料选择

夹层材料选用彩钢夹芯板，芯材采用聚乙烯泡沫塑料板，厚670mm，压缩强度≥300kPa。产品特性：容重轻,伸缩强度大,不吸水，产品环保,施工简便,防渗、防漏效果佳；耐腐蚀、耐老化、耐高低温+80℃～-45℃；不流淌、不脆裂、使用寿命长；钢材选用1mm平面钢板，喷防腐耐酸漆一底两次。产品特性：重量轻,保护芯材不受损伤。施工过程中彩钢夹芯板整体性的能保证完好。见图2。

图2 彩钢夹芯板接茬处采用的企口搭接形式

3.3 内层井壁

采用400mm厚的钢筋混凝土支护形式。当井颈段的外层井壁的壁座施工完成后，在壁座上从下至上一次浇筑成型，内层井颈接茬少，防渗水性能好。

4 复合井壁施工

4.1 外层井壁

井筒要穿过厚近50m的废石堆场,主要为露采剥离废石，土质松散不均，块石粒径大小不一,开挖时易出现大面积片邦,为确保施工安全，进行短支短掘，同时也减少临时支护。

4.2 夹层加工

根据井筒设计夹层的半径尺寸进行预制加工彩钢夹芯板。每圈彩钢夹芯板的高度根据外层井壁浇灌时整体滑模高度确定，宽度按1 500～2 500mm,根据井壁周长进行分块。彩钢夹芯板上下左右均采用企口形式搭接。因彩钢夹芯板容重轻，分块面积大，接茬少，施工安装时方便快捷。

4.3 内层井壁

在外层井壁的壁座(下部壁座)施工完后,从壁座上由下向上一次施工完成。内层井壁浇灌时，模板立好后，进行彩钢夹芯板的拼装，一侧紧靠外壁，另一侧用支撑顶在模板上，然后进行绑扎钢筋、浇灌混凝土。混凝土浇灌时随着振动棒的振动彩钢夹芯板各块的接缝搭接密实(局部间隙被水泥浆充填)，双层井壁夹层的整体性强，有良好的防水性能，井筒施工工艺简单，成井速度快。