红山铁矿采用充填法封闭措施溜井的实践

齐朝鹏 刘新富 郭子林 王晓涛

(河北钢铁集团迁安红山铁矿有限公司，河北 唐山 064409)

0 引言

矿山溜井是一种利用石渣、矿石自重从上往下溜放石渣、矿石的通道，在矿山开拓与生产中广泛应用，实现井下石渣、矿石集中运输或提升，提高运输及提升效率。矿山溜井分为采区溜井、主溜井、施工措施溜井等。在地下矿山竖井-平硐开拓系统中，为加快工程进度，提高多中段巷道石渣提升效率，一般在提升任务较重的井筒井壁外，沿井筒开凿一条措施溜井，并直接向井筒内提升箕斗进行振动放料。在开拓工程结束后，对该措施溜井进行永久封闭及填塞是恢复井筒地质结构稳定，保证井筒后续安装工程稳固安全的重要环节。

1 应用背景

红山铁矿是地下开采矿山，在环渤海地震带上，地质构造复杂。该矿采用分段空场嗣后充填采矿法，阶段高50 m，凿岩分段高25 m，首采-400～-300 m段矿体，分设-400 m、-350 m两个出矿中段，-300 m作为总回风中段，-425 m运输中段，-375 m、-325 m凿岩中段。采用竖井-平硐的开拓方式，其中副井二期工程包括-300 m、-350 m、-375 m、-400 m四个中段的平硐开拓，掘进产生的石渣量较大。为保证工程进度，提升出渣效率，在距副井井壁5 m外，开凿一条措施溜井，集中下放储存四个中段石渣。措施溜井直径3 m，由-300～-425 m水平井深125 m，并在-425 m水平破凿井壁贯通副井及措施溜井，安装振动放料装置，使措施溜井内石渣可直接卸入副井井筒箕斗内。

红山铁矿为不影响副井后续安装工程结构安全，需对措施溜井进行封闭填塞处理，确保井筒外围岩体结构稳定。因此，需要研究制定科学合理的充填方法，达到既经济又能够抵抗地压强度的填充效果。

2 措施溜井充填处理方法

2.1 封堵井壁及预埋滤水管

开拓工程完工后，清理副井井底漏渣及措施溜井底部存渣，拆除振动放料装置。在-425 m破凿井壁形成的破口内，安装充填泄水挡墙。挡墙框架由工字钢焊接而成，工字钢间距约40 cm。框架用Φ36 mm锚杆固定，锚杆插入混凝土井壁深度不小于300 mm，外露长度不小于300 mm；框架工字钢端部至井壁破口内壁间距不大于200 mm；锚杆与框架工字钢间采用焊接连接，形成网状结构。框架内安装两层网片，网片间夹一层滤布。外侧网片间距50 mm×50 mm，起支撑滤布作用；内侧网片100 mm×100 mm，主要起固定滤布作用。两层网片均由Φ6.5 mm盘圆钢丝焊接而成。滤布边缘用道钉固定在混凝土井壁上，见图1。

图1 钢框架挡墙结构图

从-400 m中段措施溜井开口处悬挂一条波纹滤水管，将波纹滤水管沿措施溜井敷设至充填泄水挡墙并穿过充填泄水挡墙，以排出充填体的渗水。滤水管采用塑料螺旋波纹管，采用电钻在复合管上钻凿Φ12 mm的钻孔。钻孔呈梅花形布置，排距50 mm，孔间距30～50 mm。在管外采用筛孔尺寸0.15 mm尼龙滤布包两层，然后再用麻袋布包好，外部采用铁丝缠绕管体以防止滤布脱落。滤水管之间采用接头加管卡的方式连接。滤水管全长采用钢丝绳固定以承载整个滤水管重量。滤水管上的钢丝绳固定在-400 m中段措施溜井开口巷道侧壁的锚杆上，以防止其滑落。滤水管下部固定在泄水挡墙上。

2.2 措施溜井充填作业

充填料由井口配料机及搅拌机按比例制备预混干料，通过在井筒内安装的溜灰管下放至-400 m水平。溜灰管在开拓工程后期下放巷道喷浆支护及硐室浇筑料前已安装完成。预混干料下放至-400 m水平后放入措施溜井口的搅拌桶中，与水混合制成充填浆料。充填浆料制备完成后可进行措施溜井充填作业。

措施溜井采用分期充填，首先在措施溜井内充填灰沙比1∶4的高配比胶结充填料，待初凝后形成充填假底。为减少充填体对泄水挡墙的压力，防止跑浆事故，充填假底高度不超过泄水挡墙上缘高度1 m。然后向措施溜井内充填灰沙比1∶8的胶结充填料及清理开拓巷道存积的石渣，直至充填至-400 m水平。向措施溜井内卸入石渣前，需要保证低配比充填料达到3 m厚度，目的是低配比充填浆料在形成一定厚度后可对卸入溜井内的石渣起到缓冲作用，防止过早卸入石渣对充填假底造成破坏，同时石渣量应不超过充填料使用量的2倍，确保充填体质量及强度。由于预埋滤水管，卸入石渣造成充填料稀释的多余水分可由滤水管泄出，保障了充填质量。为缩短充填体养护时间，充填料中添加早强剂。将清理巷道产生的一部分存积石渣混入低配比充填体内，既减少石渣提升费用又降低了充填成本。

2.3 井壁破口喷浆作业

充填完成后，确认泄水挡墙无形变，在挡墙每个网格中心施工加固锚杆(Φ36 mm，L=1 000 mm)，锚杆外露部分长度根据井壁弧度变化确定，保证锚杆外露部分不进入井筒内。然后对井壁破口进行喷浆作业，每喷50 mm厚浆料，在喷浆表层覆盖间距50 mm×50 mm、Φ6.5 mm的钢丝网片，逐渐使喷浆表层达到井壁内面，然后使用抹面工具，将喷浆料表层使用砂浆料抹平。

1)-425～-400 m区段充填体养护完成后，进行-350～-400 m区段、-300～-350 m区段两区段充填，充填处理方法相同。而不同的地方是以上两段充填不需要喷浆作业修补井壁，两个区段的泄水挡墙设置在下中段措施溜井口。

2)在后续安装工程中，井壁破口位置上、下两层横梁安装应适当调整位置，避开修补后的井壁破口。

3 结语

红山铁矿副井井筒安装工程安装型钢罐道、风水管路等，需要在井壁上凿梁窝、施工锚杆托架等。通过采用充填法对井壁外措施溜井进行永久封闭填充后，确保井筒外围岩体结构稳定，在充填过程中使用了清理巷道产生的一部分存积石渣，既减少石渣提升费用又降低了充填成本，达到既经济又能够抵抗地压强度的填充效果，为后续井筒内安装工程安全起到了重要作用，实现了早投产、早盈利的目的，完成公司建设有竞争力矿山的目标任务。