基于主溜井实测隐患分析及治理

2019-08-26张道长周雄超

新疆有色金属 2019年4期

张道长周雄超

（浙江建辉矿建有限责任公司温州 253800）

1 引言

主溜井是矿山运输提升存矿的场所，也是矿山的“咽喉”所在。主溜井的垮塌破坏，严重影响矿山的安全生产，甚至威胁周边主副井的安全。某铁矿年产铁矿120万吨，主溜井自2008年投产启用后，已经服务了多年。由于主溜井深度高，卸矿不断冲击井筒壁，再加上部分时间存矿高度不够，使用不合理，导致主溜井受损严重。主溜井局部发生过较大规模的片帮垮落，随着主溜井垮落区域不断增大，其垮落区域已经接近主井井筒。这严重威胁主井井筒及矿山的安全与生产。在此情况下，采用空区激光探测系统对主溜井进行了三维探测，准确地获取了主溜井的破坏形态、垮塌体积、垮塌范围等三维信息。在此基础上，选取合理的主溜井治理方案，对主溜井的垮落区域采取混凝土回填的措施，实现了主溜井的安全治理，为后续矿山安全高效开采提供保障。

2 主溜井三维探测

采用三维激光扫描仪（VS150）对主溜井进行探测。经过现场分析，结合可用的巷道工程，在与矿山技术人员交流后，本次探测位置选择两处，选取了-120中段、-180中段各一个监测点。

本次探测工作采集了两组数据，数据经过处理利用三维矿业软件3Dmine建立了-120m和-180m测得的主溜井垮塌空间三维模型，由于测得的空间有交集，因此对模型进行了并集运算，得到了主溜井垮塌空间模型见图1。

图1 主溜井三维实测图

3 主溜井垮落分析

经过主溜井的探测，建立了主溜井垮塌最新三维模型。运用三维软件，对模型进行剖切，得出各剖面图，现列出部分水平剖面见图2、图3。

图2 -90m剖面图

图3 -120m剖面图

通过主溜井模型及各剖面图可得出以下信息：主垮塌空间的标高范围为-170m至-103m，平面上垮塌空间距离主井仅为13m左右。本次探测到的垮塌空间垂直范围为-190m～-80m，垮塌体积总量为33400m3（包含原主溜井开挖时的体积），垮塌平面投影面积约1080m2。中上部垮塌面积较大，下部较小。目前跨落空间向上发展，溜井内的矿石无法起到支撑作用，垮塌速度很难预测，探测结果表明主溜井对主井的安全构成严重威胁。

4 主溜井治理方案

在-193m标高设置底部结构作为支撑，采用混凝土充填整个垮塌空区。通过底部结构的支撑，并借助围岩的摩擦力和支撑力，将充填在溜井里的充填体稳定固化，然后采用注浆措施工程使得靠近主井侧围岩与充填体充分结顶。施工底部结构，需要施工斜井工程作为人员与材料的通道。具体实施步骤如下：

（1）主溜井回填。矿仓段在主溜井治理后还需服务-120m和-180m中段生产，可以采用易于后续重新开挖的材料，如黏土进行回填。-195m标高以上20～30m主溜井应采用C215高标号的水泥砂浆回填密实，为下一步底部结构施工创造有利条件。主溜井其它坍塌空区部位可以采用低标号水泥砂浆回填。其中主溜井不易回填坍塌空区部位可以在-60m中段或-120m中段施工联络道至坍塌区上方，然后钻孔进行回填。特别应对-120m标高主溜井靠近主井坍塌严重部位应施工联络道钻孔进行回填，回填过程中应建立监控监测设施，确保回填质量。

（2）底部结构。从-180m中段车场巷道施工措施联络道至-195m标高主溜井处，然后开挖回填体。底部结构面积较大，建议分阶段开挖及浇筑底部结构，开挖前应施工管棚等超前保护措施，保证每次开挖都在超前保护措施掩护下作业，且每次开挖后应及时施工临时支护，建议采用U型钢支架等高强支护形式。

（3）-180m卸矿站。距离主溜井15m施工卸矿硐室，卸矿硐室采用400mm厚钢筋混凝土支护，底部通过一条不小于60°的斜溜道与现有主溜井的上部矿仓相连，斜溜道采用300mm厚钢筋混凝土支护，钢筋混凝土标号均为C30，斜溜道底板内侧设置22kg/m钢轨加固。

（4）矿仓施工。开挖矿仓段，并根据现场矿仓破坏情况对矿仓破损部位进行修复。