庙沟铁矿露天转地下过渡期井筒封闭技术初步研究

马金泽，刘津源

(河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿，河北 秦皇岛 066501)

0 引言

近年来，我国露天采场矿量近乎枯竭，为追求矿山企业的长足发展，开始对露天采场境界外的深部矿体进行地下开采[1]。因此如何平稳快速地度过露天转井下[2-3]的转型期，加快推进基建进度、缩短基建工期，更加安全、高效地完成基建任务，是关系到转型矿企能否顺利衔接、如期投产的关键问题[4-5]。

河钢集团庙沟铁矿于1986年1月建矿，露天采场经过三十多年的开采于2020年结束开采任务。目前庙沟铁矿露天转地下开采工程正处于地下基建工程收尾和地表井塔楼开始施工的关键时期。根据该铁矿综合规划，为保证井下基建工程与井塔楼同时施工，保障整体工程安全、快捷、高效地完成，要求矿建单位在原有提升系统下，在240 m水平再安装一套提升系统，以保证井下剩余工作顺利开展，在其改绞完成后[6]，由井塔楼施工队伍对主井现有提升设施进行保留，方便240 m水平提升系统正常运行，再对主井井筒进行临时封闭[7-9]，布置井筒封口盘，利用原有提升设施搭设作业平台在井筒内安装两层封口盘，下层封口盘进行部分封闭，用于钢丝绳的悬挂，上层封口盘进行全部封闭，用于稳车上富余的钢丝绳盘放以及井筒的防护，在井口处布置紧绳平台，用于罐笼4条罐道绳的涨紧，最后再对主井地表以上井架设施进行拆除。

1 矿山工程概况

河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿位于河北省青龙满族自治县城东南方向100 km处，矿区中心地理坐标为东经119°24′10″，北纬40°10′20″，行政隶属青龙满族自治县祖山镇管辖。承秦公路由矿区北部4.5 km处通过，有简易公路与之相通，交通便利。

目前主井布置在庙沟铁矿现有供应科西南方向170 m处，基本位于矿体西侧下盘，靠近北端。竖井工业场地位于尾矿库出口的上游，距离尾矿库沟口415 m，高于尾矿库沟口标高12 m，并且中间间隔两个小的山脊。主井上下部标高分别为+500 m和-160 m，井深660.0 m，井筒直径5.2 m，净断面21.2 m2，掘进断面26.4 m2。井颈部分采用钢筋混凝土支护，井筒部分采用混凝土支护，支护厚度300 mm，井筒穿过表土层及风化层约10 m。保留的原有主框架如图1所示，做井筒封闭时，利用原有提升设施搭设作业平台，利用作业平台在井壁上完成上下两层封口盘的钻孔、注锚杆以及安装托架等工序，然后再进行双层封口盘的具体布置。此技术能够实现井筒封闭并能使井下提升系统安全稳定运行，技术难点在于合理的设计出满足各项工作要求的封口盘。

图1 需要保留的主框架示意图

2 双层封口盘井筒封闭技术

2.1 技术方案

布置井筒封口盘，利用原有提升设施搭设作业平台在井筒内安装两层封口盘，下层封口盘进行部分封闭，用于钢丝绳的悬挂，上层封口盘进行全部封闭，用于稳车上富余的钢丝绳盘放以及井筒的防护，在井口处布置紧绳平台，用于罐笼4条罐道绳的涨紧。技术难点在于如何使完成的井口封闭盘满足各种技术要求。

2.2 具体技术方法及步骤

2.2.1 上、下层封口盘安装

矿建单位交井后，将罐笼顶部下放至井口以下的安装位置上，在罐顶上安装20#a槽钢，20#a槽钢一端与罐笼顶部连接，另一端通过使用12#槽钢将20#a槽钢与矿建单位的井口锁口盘相连接固定，在20#a槽钢上铺50 mm厚的脚手板，搭设临时作业平台，利用作业平台在井壁上完成上层和下层封口盘的钻孔、注锚杆以及安装托架等工序。待以上工序全部完成后，拆除作业平台，将罐笼提至井口以上。对井口锁口盘进行部分拆除，以方便人员及主梁进出井筒为宜，使用25 t汽车吊将下层封口盘主梁吊放至相对应的托架上，使用25 t汽车吊，吊住吊篮将施工人员下放至作业高度，完成主梁找正固定。使用25 t汽车吊安装下层封口盘的支梁、花纹板，并将2趟排水管路、2趟供料管路以及1趟压风管路固定在下层盘上，见图2。按照下层封口盘的安装方法，安装完成上层封口盘主框架，见图3。

说明：L1-L3为40#a工字钢，L4-L12为25#a工字钢，1-6为罐道钢丝绳，7-9为电缆悬挂钢丝绳，10-12为安全梯钢丝绳，13为排水管悬挂钢丝绳，14为供水管悬挂钢丝绳。图2 下层封口盘平面布置示意图

2.2.2 罐道钢丝绳的涨紧、钢丝绳的悬挂

对于需要保留的钢丝绳，使用绳扣将其固定在位置相对应的下层封口盘主梁上，绳扣上端将绳套固定在主梁上，绳扣下端通过钢丝绳卡缆将钢丝绳与绳扣相连。对于悬挂在井架上的罐道钢丝绳而言，使用25 t汽车吊吊篮将施工人员上提至作业高度，通过下松罐道钢丝绳上的涨紧手拉葫芦使绳扣受力。对于从稳车上到井架慢速轮至井筒内的悬挂钢丝绳而言，慢松相对应的凿井稳车使绳扣受力。待所有的钢丝绳全部悬挂在下层封口盘主梁上后，使用25 t汽车吊完成上层封口盘花纹板铺设的工作。利用上层封口盘作为作业平台，在井口混凝土井圈上布置两根I32a工字钢，工字钢之间使用12#槽钢相连成一个整体，在工字钢与罐道绳相对应的位置上焊接吊点、悬挂5 t手拉葫芦。插制4条Φ31 mm绳扣，绳扣上端与手拉葫芦吊钩相连，绳扣下端通过钢丝绳卡缆将罐道钢丝绳与绳扣相连，使用5 t手拉葫芦将罐道钢丝绳涨紧。

2.2.3 富裕钢丝绳的盘放以及井筒的封闭保护

对上层封口盘四周及钢丝绳孔处进行封闭，边角地方用帆布塞严、塞实，封口盘上使用50 mm厚的木板铺满，并在木板上铺不低于50 mm厚的沙子，沙子上铺防火毯，用于防止沙子污染钢丝绳。待上述工作完成后，将稳车上富余的钢丝绳依次吐至上层封口盘上，钢丝绳绳头处应做好记号并留档。

2.3 应用效果

庙沟铁矿主井井筒封闭满足了建设单位所有的技术要求，通过使用双层封口盘井筒封闭技术很好地解决了庙沟铁矿井下基建工程与地表主井井塔楼工程同时施工的问题。完工后主井井塔楼开始施工，井下施工任务也照常开展，大幅推进了工程进度。经过半年来的实践检验，井口封闭起到了较好的实际效果，井建施工工期预计可提前一年时间。

3 结语

通过使用双层封口盘井筒封闭技术很好地解决了庙沟铁矿主井的现有问题，实现了对主井现有提升设施的保留，对主井井筒进行临时封闭，以及对罐道钢丝绳的涨紧、钢丝绳的悬挂、富裕钢丝绳的盘放以及井筒的封闭保护，很好地解决了庙沟铁矿井下基建工程与地表主井井塔楼工程同时施工的问题，大幅缩短了井建工期，更好地保障了庙沟铁矿露天转地下开采工程进度的稳步推进。