蒙庫鐵礦溜井永久封閉方法的應用實踐

韓鵬舉，楊鑫

（富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司）

1 前言

蒙庫鐵礦是新疆八鋼的主要礦石原料基地。根據(jù)蒙庫鐵礦礦體賦存條件及產(chǎn)狀特點，地下開采設計的采礦方法主要采用大間距和高分段的無底柱分段崩落法。938m中段以上各分層所有脈外運輸水平與溜井、風井聯(lián)絡巷道垂直相連。隨著采礦范圍的加大，需要封閉的豎井也越來越多。溜井上下分層垂直貫通，上分層對應礦塊倒礦結(jié)束后，為保證下部安全生產(chǎn)和防止通風漏風現(xiàn)象，須對本水平溜井進行永久封閉。

蒙庫鐵礦井下礦溜井區(qū)域巷道圍巖主要以角山變粒巖，變粒巖為主，巖石多以厚層狀、塊狀構(gòu)造為主，多以堅硬半堅硬巖層為主，圍巖裂隙、節(jié)理較發(fā)育，圍巖整體層間結(jié)合較好。圍巖質(zhì)量等級多以Ⅱ及圍巖為主，圍巖穩(wěn)定向較好，經(jīng)過噴漿處理即可進行安全施工；個別區(qū)域圍巖見黑云母角閃片麻巖，易破碎掉塊，進行錨網(wǎng)噴支護或混凝土澆筑可確保安全。綜合分析認為溜井區(qū)域及脈外運輸巷工程地質(zhì)條件中等，地質(zhì)條件良好。

根據(jù)蒙庫鐵礦井下礦區(qū)域地質(zhì)條件和通風技術要求，蒙庫鐵礦溜井封閉的技術方案采用混凝土澆筑加鋼筋加固的封閉方式。

2 溜井封閉方案的選擇

蒙庫鐵礦溜井封閉的技術方案：采用混凝土澆筑加鋼筋加固的封閉方式。使用碎礦將溜井填至預定料位，溜井料位控制在本作業(yè)水平以下4～7m的位置（料位根據(jù)溜井及水平生產(chǎn)狀態(tài)可調(diào)整），溜井4～7m處下部倒入塊度較小的礦石；在碎礦上鋪厚1m的細拋廢石干料后鋪上草墊子、草簾子、舊棉被、保溫棉的任意一種作為防滲膜，再鋪厚1.5m的細拋廢石干料，最后往溜井內(nèi)澆筑混凝土，厚度不小于4m，強度為C25。澆筑混凝土時內(nèi)部加筋，鋼筋長3.5m，4根呈Z字型布置（鋼筋長根據(jù)溜井料位進行調(diào)整），并將鋼筋澆筑固定在井口。待混凝土強度達標后，混凝土上部蓋一層緩沖廢石層，方可將溜井內(nèi)的礦石放出，下分層水平可以繼續(xù)使用該溜井。冬季施工時，要防止被凍結(jié)。井筒內(nèi)混凝土加鋼筋封閉見示意圖1。

圖1 井筒內(nèi)混凝土加鋼筋封閉示意圖

如果上分段沒有封堵，并且已經(jīng)回采結(jié)束，無法使用混凝土澆筑封閉的，在施工本分層封閉時，在井口制作鋼骨架，用Φ16×@300mm圓鋼進行圈筋焊接，在其上方鋪設Φ8mm鋼筋網(wǎng)片和廢舊風筒布，再澆筑混凝土封閉井口，混凝土厚度不小于2m。井筒外混凝土加鋼筋封閉見圖2示意圖。

圖2 井筒內(nèi)混凝土加鋼筋封閉示意圖

圖3 溜井聯(lián)絡巷砌筑墻封閉示意圖

在回采結(jié)束后，溜井井筒內(nèi)不予澆筑，在溜井聯(lián)絡巷直接砌筑混凝土墻進行封閉，墻厚1m。在砌筑墻體作業(yè)時，需要搭設安全平臺作業(yè)，與巷道拱頂接口處作業(yè)難度較大。溜井聯(lián)絡巷砌筑墻封閉見示意圖3。

施工方案對比分析：

（1）圖1、圖2封閉施工方案施工簡單，進度快，勞動強度低，無安全風險。上部井筒澆筑后，下部井筒安裝格篩、溜井測距儀時，杜絕了上部井筒落石帶來的安全隱患。格篩拆除時安全可靠。防凍、密閉效果好。

（2）圖3封閉施工方案，在砌筑墻體作業(yè)時，需要搭設安全平臺作業(yè)，高空作業(yè)存在安全隱患。拱頂接口處作業(yè)難度較大，質(zhì)量不易控制。砌筑墻體進度緩慢、勞動強度大。下部井筒安裝格篩、溜井測距儀時，上部井筒落石帶來很大的安全隱患。溜井服務結(jié)束后，格篩等安全設施拆除時安全風險大。經(jīng)爆破振動后墻面極易裂縫、垮塌。

經(jīng)對比分析和現(xiàn)場實際情況，蒙庫鐵礦井下礦溜井封閉采用圖1、圖2封閉施工方案。

3 施工技術要求

3.1 溜井料位調(diào)整要求

（1）作業(yè)區(qū)監(jiān)督鏟運班組完成封閉水平溜井填礦和料位測量工作，料位距離封閉水平為4～7m（料位根據(jù)溜井及水平生產(chǎn)狀態(tài)可調(diào)整）,調(diào)度下指令停止938m運輸水平放礦作業(yè)。

（2）鏟運班組在填礦過程中要保證填礦質(zhì)量，盡量使用碎礦，以防止在澆筑時混凝土出現(xiàn)滲漏。

（3）碎塊填至要求料位后，倒入1～2m的細拋廢石干料，放入防滲膜，再倒入1.5m的細拋廢石干料，防止在澆筑時混凝土出現(xiàn)滲漏。

3.2 混凝土澆筑技術要求

（1）砼配比 1∶1.95∶3.52∶0.58，水灰比 0.58；凝固7天后混凝土強度不得小于C25；澆筑過程嚴格按照實驗室出具的配合比及水灰比作業(yè)；澆筑時加入適量的速凝劑。

（2）混凝土拌料均勻，振搗密實。

（3）嚴格控制封閉高度。

（4）封閉期間做好防滲工作。

（5）澆筑必須連續(xù)作業(yè)，不允許分班間隔澆筑。

（6）現(xiàn)場必須使用攪拌機攪拌的混凝土。

（7）低溫混凝土施工的入模溫度不應低于5℃。

3.3 井口立模和加鋼筋技術要求

（1）在溜井開口四周每隔600mm施工錨桿安裝孔，孔深度在0.6～8.0m，外露長度2.2～2.4m。

（2）利用溜井附近錨桿在井壁安裝的螺紋鋼錨桿上焊接Φ8mm鋼筋網(wǎng)片并鋪設廢舊風筒布防護，并與井口原有鋼梁焊接牢固，井口立模牢固無漏料。

（3）在原有鋼梁上用3根，長4m，Φ16×@300mm圓鋼進行圈筋焊接，在其上方鋪設Φ8mm、網(wǎng)度為@10×10mm鋼筋網(wǎng)片，并綁扎在圓鋼上。

3.4 養(yǎng)護和放礦要求

混凝土澆筑后養(yǎng)護時間不少于7天，期間調(diào)度禁止放礦。養(yǎng)護到位后，調(diào)度組織運輸班組放礦運輸，將料位放至生產(chǎn)料位。

3.5 施工安全技術措施

（1）井下作業(yè)現(xiàn)場照明充足，光線良好。

（2）作業(yè)過程中，對所在區(qū)域及上部井口仔細敲幫問頂；在確保安全的前提下方可作業(yè)。

（3）在溜井口封閉溜井作業(yè)系好安全帶，選好站位，安排專人監(jiān)護和專業(yè)工程師旁站管理。

（4）澆筑期間嚴禁運輸水平封閉溜井松動放礦。

（5）施工人員穿戴好勞保護品、攜帶自救器等安全防護用品。

（6）井下回采爆破作業(yè)時，人員必須撤離至安全區(qū)，待爆后空氣質(zhì)量檢測合格后，方可繼續(xù)作業(yè)。

（7）各工種必須遵守公司有關安全技術操作規(guī)程。

4 實施效果

蒙庫鐵礦井下1054m水平礦石溜井自2018年10～12月組織封閉作業(yè)，取得成功。在冬季澆筑施工積累了冬季作業(yè)防凍經(jīng)驗。截止2019年8月，溜井井筒內(nèi)混凝土澆筑封閉經(jīng)過了現(xiàn)場施工驗證，取得了良好的效果，成功完成了采區(qū)溜井的封閉作業(yè)計劃。這種方法有效保證了溜井封閉強度，消除了前期聯(lián)絡巷封閉墻封閉方式造成的墻面裂縫、垮塌等帶來的安全隱患。確保了脈外運輸巷通行安全和溜井倒礦作業(yè)安全，為1038m水平的溜井格篩等安全設施等安裝和1054m水平格篩等安全設施順利拆除提供了安全保障。

5 結(jié)束語

通過蒙庫鐵礦井下采區(qū)溜井永久封閉的施工實踐，獲得了采區(qū)溜井的基礎數(shù)據(jù)。依據(jù)現(xiàn)場情況優(yōu)化了采區(qū)溜井封閉方法。經(jīng)過施工驗證，采用混凝土澆筑加鋼筋加固的封閉方法能夠有效保證溜井的安全密閉，為井下接續(xù)一期礦體內(nèi)溜井的封閉方式提供了技術支持。