罗河铁矿井下水仓结构分析及设计改进

2019-01-14何晓文

金属矿山 2018年12期

何晓文

（安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽合肥231562）

1 技术背景

安徽马钢罗河铁矿开采规模300万t/a，正常地下水涌水量4 809 m3/d。井下水仓由2组独立的巷道组成，1#水仓容积为2 920 m3、2#水仓容积为3 796 m3，总容积为6 716m3。水仓之间岩柱≥8 m，且不得漏水。原设计时，水仓结构实际由6个独立结构组成，进水平巷、联络平巷、绞车硐室布置在零水平，2组独立的沉淀池、水仓及水泵房配水巷布置在5个负水平。水仓平面布置结构如图1所示。

2 存在问题

在水仓系统中，仅有沉淀池及水仓本体工程具有沉淀、贮水主体功能，其他辅助工程都是为施工、维护、清理配套服务。传统水仓存在无效工程量较大、结构分散的缺陷，施工难度大，工期长，投资较高。如4条下山斜巷，有效容积率仅为50%，联络平巷、4个绞车硐室等无沉淀、贮水功能。

3 设计改进

在保证水仓本质功能与安全的前提下，对水仓结构进行集约化设计改进，将原6个独立结构优化为2个，即：进水平巷、联络平巷、绞车硐室构成“零水平结构”，沉淀池、水仓及配水巷构成“负水平结构”，对负水平结构的巷道采用工程隔断，形成各自独立的沉淀区、贮水区、配水巷。

3.1 平面布置

整体划分为±0 m、-5 m两个水平进行设计规划：±0 m水平布置进水平巷、排泥硐室、绞车硐室、水沟等辅助工程；-5 m水平经2组沉淀池溢水墙、水仓隔墙、泵房隔墙等隔断后形成5个独立的平巷，布置沉淀池、水仓、水泵房配水巷等工程；为连接±0 m、-5 m两个水平，仅设置1个沉淀池斜巷至负平面结构最低点（沉淀池8）。集约式整体结构水仓平面布置示意如图2所示。

3.2 纵向布置

±0 m平面纵向设计：自井底车场1→沉淀池斜巷7入口处的流水坡度设计为5‰，矿坑水通过总水沟、2条支水沟自流进入沉淀池8、12。

-5 m平面纵向设计：以水仓端部泵房隔墙15处底板标高-4.6 m为基准点，水仓9、11→沉淀池8、12的流水坡度设计为3‰。为适应机械化施工，-5 m平面巷道净断面推荐值≥宽4 550 mm×高3 100 mm。当水仓容积较大时，在满足工程地质条件下，优先扩大水仓宽度，增加有效贮水量。负平面底板标高不宜过低，巷道断面不宜过高，否则将导致水泵吸程较大，影响排水能耗。集约式整体结构水仓纵向布置如图3所示。

3.3 施工顺序

施工顺序是集约式整体结构水仓的关键技术。因为只有1条沉淀池斜巷连接零水平和负平面，必须将负平面所有巷道、支护、安装等工程综合考虑，编制施工方案，再完成“测量放线→掘进→出渣→钻孔→安装锚杆→锚杆注浆→挂网→喷浆→巷道起底→巷道底找平→巷道地面抹灰”等工程施工及验收后，后退式进行“泵房隔墙浇筑及闸阀安装→内仓沉淀池溢水墙砌筑及喷浆封闭→水仓隔墙浇筑→外仓沉淀池溢水墙砌筑及喷浆封闭→内、外仓沉淀池吊桥安装→斜道踏步浇筑→总水沟及支沟浇筑→动力、通信、照明等线缆敷设→轨道敷设→压滤系统安装”等工程施工。

在水仓隔墙17施工前，必须完成内仓所有工程的施工、整改及工程验收。在外沉淀池溢水墙18施工前，必须完成外仓所有工程的施工、整改及工程验收。

3.4 功能分割

功能分割是集约式整体结构水仓的核心技术。-5 m平面的平巷工程包含5个部分，即：水泵房配水系统、内仓沉淀区、内仓贮水区、外仓沉淀区和外仓贮水区。

水泵房配水系统与传统结构水仓一致，设置泵房隔墙15，并预埋无缝钢管及配套闸阀，任一组水仓可独立、也可合并向泵房配水巷进水，主排水泵通过配水小井抽水排出坑外。

内、外水仓在水仓联巷10近内仓侧设置水仓隔墙17，水仓隔墙为完全不透水结构墙，砖砌结构，墙厚0.5 m，C15砂浆内外粉刷，周边巷道≥8 m内喷射防渗混凝土支护处理。

同组沉淀池、水仓之间设置沉淀池溢水墙16、18。溢水墙墙体不透水，砖砌结构，墙厚0.5 m，C15砂浆内外粉刷。墙上方留出1.8 m净空高度，上口居中设置溢水槽口，槽口宽×高=1 000 mm×500 mm，闸板调节溢水高度。墙底部居中设置排泥孔，并在沉淀池侧孔口设计抽出式闸板，正常时闸板为常闭状态。

沉淀池最高水位上方悬空设置沉淀池吊桥21，宽度1.5 m，桥面上方拱顶净空≥1.8 m，桥身设计采用玻璃钢或PVC等耐腐蚀材料制作，间隔2～3 m布置玻璃钢锚杆，锚杆与桥面连接件采用玻璃钢或PVC型材，螺栓紧固连接，桥面敷设网格状玻璃钢或PVC板。