采用填沙法原位修复高深度溜矿井经验总结

海 祥

（江西铜业集团东同矿业有限责任公司，江西 抚州 331812）

东同矿业V 号矿体深部开采工程2#溜矿井，共由两部分组成。其上部深度自-280m 中段到-415m 中段共计135m，设计溜井井筒净直径2.5m，上部矿仓净直径4.5m，下部矿仓净直径5.0m。2#溜矿井自2012 年投入使用至今，由于溜矿井上部井筒深度较深，矿石从-280m 中段卸矿坑翻入井筒，由于受重力加速度影响，矿石对溜矿井井筒壁造成连续不断的冲击，使得-280m 到-415m 井壁围岩多处垮落，局部垮落断面较大。据现场初步观测最大垮塌宽度可达9m 左右，如果不及时对溜矿井井筒进行修复加固处理，后期有可能损坏各中段卸矿硐室，使溜井不能正常使用。

1 返修方案

（1）井壁围岩状况考察。井壁围岩条件及构造，是决定井筒修复方案的重要选择依据。根据地质资料及现场勘测可知：2#溜矿井井筒基本上由砂岩，石英千枚岩及部分泥岩石组成，井筒涌水量较小，但井壁黏附很多粉矿及碎矿石，且局部岩层较为破碎，特别是-325m至-400m段，垮塌冒落较为严重。

（2）返修方案选定。鉴于2#溜矿井当前现状，有以下修复方案可供选择。①井筒注浆[1]二次掘砌法：通过注浆加固原2#溜井中的松散体，然后在原2#溜井位置掘砌新的溜井。首先在2#溜井-415m 水平放矿漏斗口施工一个密闭墙，形成隔浆层，然后在2#溜井在-280m 标高由上至下进行整体充填注浆加固，待注浆加固完成后，在原2#溜井位置从上往下掘砌新溜井。该方案由于回填体存在粉矿等不利因素的影响，即使通过注浆加固其强度也难以保障（不能恢复到原岩的强度）。因此，若要在原位再掘砌主溜井，施工难度大，还可能存在安全隐患。②新建一个主溜井：结合矿山已有工程，选取合适位置新建一条主溜井。但鉴于矿山生产效益不高，且-325m 中段以上可采资源储量有限，即将进入残采阶段，新建主溜井施工工期较长，工艺复杂，且成本投入太大。

经过多方研讨，决定对方案一进行优化。即：采用井筒填满喷锚黄沙的方式代替井筒注浆[1]。

2 施工准备

（1）场地清理。根据溜矿井施工需要，首先清理干净-280m 中段2#溜矿井卸矿硐室所有杂物，特别是井口（卸矿坑）周围松碴浮石。清理干净后开始拆除2#溜矿井-280m 中段卸矿硐室卸矿坑内所有格筛。

（2）设备安装。①首先在2#溜矿井-280m 中段卸矿硐室周围先安装提升井架[2]。井架采用四根φ273mm 无缝钢管为支腿，作为溜井施工时悬吊设备及天轮平台用。天轮梁为28#工字钢，安置φ600mm 天轮三只，一只为提升天轮，两只为吊盘天轮。②在-280m 中段标高溜井口附近安装JTD-1.2 型调度绞车（卷筒直径φ=310mm，宽度B=400mm）一台，选用φ22mm 钢丝绳，以作提升作用，提升容器为1m3吊桶。吊桶与钢丝绳采用鸡心环连接，用四个U 形卡卡固绳头，并在绳头加设保护绳，以供人员上下乘坐吊桶时悬挂保险带用。③最后安装JZ-5/400A 型稳车（卷筒直径φ=500mm，宽度B=800mm）两台，选用φ22mm 钢丝绳，用于悬挂施工吊盘（自制），同时吊盘绳兼做伞帽滑架稳绳，吊盘分为上下两层，用于人员站立、材料下放。

2#溜矿井刚开始施工时先用5cm 厚松木板盖板盖住井口，以防止井口坠物，井筒施工人员必须人人配戴安全带。当井筒施工到-280m 标高以下5m 位置后，需及时安设井口封口盘。井筒提升设备需安装好声光信号、电话，作业人员需配备好对讲机，确保上下信号安全可靠。

（3）黄沙填灌。将喷锚所用的黄沙通过固定式矿车运至-280m 中段2#溜矿井卸矿坑，通过落矿中心铲装填至井筒直至填满。

（4）平台安装（根据施工进度，逐个安装）。为确保2#溜矿井施工时，作业人员及材料能从各中段溜井观察口正常上下，减少井筒设备长距离提升时间，提高作业效率，特要求在各中段卸矿坑与主溜井贯通处安装保护平台，便于人员及材料下放。首先在井筒两帮各施工6 根Ф18mm×2m螺纹钢树脂锚杆，锚杆全部向上做好弯钩，在两帮锚杆上各焊接1 根3 寸钢管做平台受力支架，再垂直3 寸钢管焊接1 寸半钢管作为平台骨架，钢管间距500mm，每根骨架钢管架设45°斜撑，斜撑底按平台受力支架制作，然后在铺设12#螺纹钢筋，钢筋与平台骨架焊接牢固，钢筋间排距200×200mm，最后用2cm 花文钢板铺设牢固、严实。

3 修复加固施工

施工顺序如下：下放黄沙——井筒检查（排除松石）——锚网喷初次支护——搭设满堂脚手架——扎钢筋立模——浇灌混凝土成井——拆卸模板、脚手架。

（1）下放黄沙。井筒黄沙下放时，需安排作业人员站在井筒内的下层吊盘上，用3m 高的标志杆作好井筒放出黄沙的位置，当黄沙下放出3m 位置高度后立即发出信号，通知-415m 中段放矿漏斗处放沙人员停止放沙。

（2）初次支护。先将井筒内黄沙通过-415m中段放矿漏斗将井内黄沙逐段下放后，施工人员系好安全带，通过-280m中段提升设备下至井筒，借助井筒内黄沙面作为保护平台对黄沙面以上井壁先进行松石排除清扫处理、再进行锚网喷联合支护。如此依次放出井筒内黄沙，由上至下对2#溜矿井井壁进行锚网喷初次支护，直至支护至-415m中段标高结束。每段初次支护完后，需对井筒断面进行详细数据实测，绘制样图。

（3）立模浇筑。当2#溜矿井整个井筒锚网喷初次支护施工完成后，开始搭设满堂脚手架，进行钢筋混凝土立模浇灌施工。混凝土浇筑，采取由下至上的施工顺序，即从-415m中段矿仓开始向上至-280m 中段。根据井筒实测断面，为保证浇灌质量，节约井筒返修成本，需要确保未垮塌井壁面的最小浇灌厚度为500mm。浇筑砼的段高，按一次浇筑1模1.8 米；钢筋采用单层Ø16 螺纹钢，间距均为200mm。

图1 2#溜矿井井筒支护施工断面图

①立模。模板采用小型1500mm×300mm×50mm预制钢模板，每浇筑三模拆卸一次，循环使用。模板安装时要对中及找水平，用井筒中心线和坡度规检验校核，再打上牢固的支撑。模板安放时，与上一圈的模板面必须靠紧，可用木楔楔紧，以免在接茬处出现台阶和蜂窝孔洞。模板缝应将保持垂直，并与上下模一致。模板采用井圈固定,井圈间距：1.5m每层，井圈采用16#重型槽钢加工制作，上下两层井圈间用6根支撑柱连接），支撑柱采用2寸钢管加工制作。②浇筑。a）采用JS500型滚筒式搅拌机搅拌砼。b）混凝土根据设计要求标号不低于C25号，采用PO42.5R普硅水泥，过期结块受潮的水泥不准使用。c）浇筑时采取一层一层，一圈一圈地浇筑（每层厚度不超过200mm），并随浇随捣，防止出现蜂窝麻面。

4 关键问题的处理

①通风系统：为保证溜井通风，需在-280m 中段安装一台JBT122kw 风机压入式通风，井筒内设一趟Φ500 胶质风筒。②大块危石处理：如若在初次支护阶段，发现井筒内有无法人工撬毛排除的大块危石，则需要进行爆破处理，并对该区域加强支护，确保施工安全。③井壁网喷层的复查：由于井筒深度较深，且需要进行混凝土二次浇筑，导致施工周期长，因此需要不定期对已完成锚网喷初次支护的井壁进行巡查，确保井壁网喷层无开裂垮落现象，发现异常及时处理。④提升设备检查：-280m 中段井口绞车司机每班进班作业前必须检查井口所有设备的完好性，提升钢丝绳、保护装置、制动系统、提升信号、工作平台等关键设备每班需由专人负责进行全面检查，并做好检查记录。

5 经济效益

①井筒注浆二次掘砌总投入：2604m³＊1300 元/m³（注浆费用）+743m³＊390 元/m³（二次掘砌费用）=367.5 万元。②采用填砂法返修方案总投入：2604m³＊195.3 元/m³（购砂费）+272.45 万元（施工总投入费用）=323.3 万元。

效益=（1）-（2）=367.5-323.3=44.2 万元。（注：因井筒返修所用的黄沙后期已通过矿车陆续转运到各生产中段用于巷道喷锚，实际经济效益将大于44.2 万元）。

6 经验总结及返修效果

①为避免黄沙在井筒内长时间存放后板结粘附井壁，不利于正常下放，故购买的黄沙需保持干燥，若含水份较大，过于潮湿，则需在下放前过滤晾干水分。②为确保返修效率，可在放沙漏斗口增设溜槽，直接将黄沙溜放与矿车内，随即转运用于喷浆支护，以提高放沙效率，确保返修工程进度。③井筒内放出的黄沙在转运后投入使用前，需进行过滤筛选，剔除杂物。④溜矿井经修复加固投入使用，溜井容积相较设计有所增大，可存矿石增多；采用螺纹钢支护的井壁因不受矿石冲击，未见井壁支护层有脱落垮塌现象，达到修复加固预期效果。

7 结论

本次溜矿井原位修复的施工加固中，由于对施工方案进行合理优化，并在施工过程中不断摸索，总结出新的经验，取得了理想成效。不仅在确保了井筒修复质量，防止井壁围岩进一步垮塌冒落的同时，也大幅度缩短了施工工期，减少了成本投入，更是最大限度的保证了井筒内施工作业人员的安全，为今后金属非金属矿山溜矿井的修复治理积累了宝贵经验，提供了方案参考。