浅谈地下矿山溜井过断裂支护方案的应用

浅谈地下矿山溜井过断裂支护方案的应用

吴建峰

云南锡业股份有限公司大屯锡矿云南个旧661000

摘要：溜井系统承担着地下矿山中段间的矿石转运、贮藏工作，是矿山生产得以顺利运行的重要工程。溜井一般布置在岩石坚固性和稳固较好的地段，但因生产中的具体工程条件限制，有时溜井不得不布置在工程地质条件较差的位置，此时就必须采取相应的支护措施来解决先天存在的地质缺陷给溜井带来的影响。本文结合某矿山具体工程实例，讨论溜井遇到地质缺陷时，分析比较多种支护形，解决困难，使溜井的使用得顺利进行的支护手段。

关键词：地下矿山；溜井破坏；溜井加固；支护方案

引言

溜井是地下矿山采矿系统最重要的工程之一，承担着井下矿（矸）石存储、转运和调节等作用，它的稳定与否对生产和安全的影响极大，因此矿山溜井通常都布置在地质条件简单、围岩稳固、施工方便、存储和转运便捷及利于维护的地点。但有时在客观条件限制下，要同时满足这些条件往往很困难，如因工程条件限制只能将溜井布置在软弱岩层中或穿过断裂布置，此时若不及时支护会导致溜井出现变形、垮塌、冒落等安全问题，严重者导致井筒报废，给矿山生产造成极大的不便和经济损失。因此，采用合理的支护方法修复、加固井筒具有重要的意义。

1工程及地质概况

某矿山服务于上部1420m和1390m两个中段的溜井，设计井深为60m，净径φ3m，位于坚固性系数6～8的大理岩体中。在使用AT-3000型天井钻机施工溜井导向孔的过程中，钻探到F断裂在标高1402～1411m与井筒相交，该断层含泥较多，稳定性较差。由于工程条件限制，该溜井位置不宜更改，只能选择扩孔成井后支护加固处理。成井后，施工人员挂设吊盘进入溜井内检查，发现F泥质断裂与井筒斜交，需支护段深度为15m。

2溜井支护方案选择

为有效延长溜井服务年限，保证溜井使用安全，矿山对溜井支护方案进行了筛选和比较，各支护方案比较情况如下：

方案一：预制高锰钢板混凝土井壁。采用强度等级C25的混凝土内衬厚度30mm高锰钢板支护，混凝土支护厚度600mm，高锰钢板采用H型钢框架吊挂。分段高度为1000mm。优点：高锰钢板耐冲击、耐磨损，在较大冲击载荷作用下，钢板表层产生加工硬化，能够产生高耐磨的表面层，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性，支护服务年限长。缺点：施工不便，高锰钢板焊接要求高，脱落后重新安装维护不易。

方案二：橡胶衬板支护。将高耐磨、抗冲击力好的橡胶经过硫化处理后附着在钢骨架上。优点：有良好的隔震吸震效果，耐磨性能好，其耐磨性是普通钢轨的4～8倍，锰钢板的2～4倍。当有外力荷载时，橡胶适量收缩形变；当荷载卸掉时，橡胶恢复原状。该支护方式便于安装和维护，成本较低。缺点：受矿石高速冲击刃角切割影响，抗切割、撕裂强度差，从而导致使用寿命短。

方案三：钢筋混凝土内衬钢轨复合井壁。井壁分为三层结构，外层为强度等级C25的钢筋混凝土井壁，浇筑厚度800mm；中层为厚度16mm的NM400高强度耐磨钢板，并作为浇筑混凝土的模板；内层为沿轴向阵列布置的15kg/m钢轨，钢轨预先焊接成“［”型并插入内层混凝土中。层与层之间相互连接、支撑和固定。分段高度为3000mm。为增强复合井壁在倾斜断裂中的稳定性和整体性，沿断层倾向线方向挖除井壁后2m的泥质断裂并一体浇筑混凝土。优点：结构整体性好，支护强度高，不易脱落，抗冲击、抗磨损能力均较强，服务年限长，材料易获取。缺点：施工周期长，构件制作复杂，施工不便，支护成本高。支护方案如图1所示。

3方案确定及施工方法

（1）方案确定

通过对多种支护方案的研究和分析，结合矿山实际情况，最终选择了方案三作为支护方案。该方案虽有施工周期长，构件制作复杂，成本高等缺点，但它采用外支护，内加固的方式，层与层之间连接紧密，结构整体性好，支护强度高，抗冲击、耐磨损能力强，理论服务年限长，且理论服务年限内无需维护或需维护次数较少，满足矿山对溜井支护及使用安全可靠、技术可行、长期稳定等要求。

（2）施工方法

施工采用从上至下分段施工的方法。开挖、支模和支护的分段高度均为3m，共5个分段，合计15m。具体的施工顺序为：开挖3m分段→找平、绑扎钢筋→支模、焊接→分层对称浇筑混凝土→混凝土养护→开挖下一分段。

4结语

确定了最终的支护方案并实施后，该溜井已投入使用，至今运行良好。溜井支护材料和方法多种多样，选择方案时应根据工程地质条件的迥异和生产需要因地制宜。此外，加强溜井的日常管理和维护也是保证溜井安全使用的前提和关键，例如：合理的矿石储存高度对井壁起到一定的支撑和防冲击作用，可有效延长溜井的使用寿命；防止水流入溜井，可有效减少溜井堵塞和对井壁围岩的腐蚀和破坏等。只有加强设计、施工、维护等全过程管理工作，才能使溜井发挥最大使用效益，满足矿山长期生产的需求。