主溜井損壞原因與加固施工方案

某金屬礦山于2008年建成投產(chǎn)，該礦設(shè)計(jì)首期開采規(guī)模為200萬t，礦建工程量較大。為了便于廢石的運(yùn)輸，在基建工程中采用主溜井溜放礦建廢石。該主溜井直徑為3.5m，高120.3m，采用鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)支護(hù)。位于主溜井下端部分的礦倉直徑為6m，高13m，部分結(jié)構(gòu)采用了混凝土和錨桿的聯(lián)合支護(hù)方式。

 

2013年6月，該主溜井中段部分開始正式使用，保證了大量礦建廢石的正常運(yùn)輸工作，根據(jù)統(tǒng)計(jì)截至次年5月就實(shí)現(xiàn)了50萬t礦建廢石的運(yùn)輸。然而，隨著工程施工進(jìn)度的不斷加快，由于管理措施不完善，維護(hù)工作不到位，再加上原本對主溜井的設(shè)計(jì)和施工不夠科學(xué)合理，主溜井逐漸無法承受越來越多礦建廢石運(yùn)輸工作的壓力。由于爆破施工質(zhì)量及礦石塊度控制不嚴(yán)，常有大塊入井，造成主溜井經(jīng)常堵塞，無法正常開展礦石運(yùn)輸工作。

 

為了清除障礙物，保障工程施工的順利進(jìn)行，不得不多次采用爆破方式疏通主溜井。但爆破產(chǎn)生的爆破地震波等有害效應(yīng)，使得主溜井表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞并造成其開裂脫落，礦倉也出現(xiàn)了坍塌等情況，嚴(yán)重威脅到附近區(qū)域內(nèi)施工人員的生命安全，阻礙了礦井施工工作的順利進(jìn)行。

 

 

造成主溜井損壞的原因有很多，其中常見的影響因素有工程地質(zhì)和圍巖穩(wěn)固性狀況、設(shè)計(jì)施工不合理、礦石的沖擊磨損、爆破疏通產(chǎn)生的破壞、管理維護(hù)措施不到位等。通過綜合分析研究，造成該礦主溜井損壞的因素有：

 

2.1地質(zhì)條件比較差

 

該主溜井所處的地質(zhì)環(huán)境為斷層結(jié)構(gòu)，圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、穩(wěn)固性差、含水量大且極容易出現(xiàn)滲水情況，主溜井井壁長期受滲水的影響，造成了井壁結(jié)構(gòu)脫落和坍塌的情況日益嚴(yán)重。

 

2.2設(shè)計(jì)施工不合理

 

由于該溜井比較深，礦石以自由落體運(yùn)動沖擊溜井儲礦段，沖擊力較大，擠壓井壁。該礦井中部位置的礦建廢石硬度比較強(qiáng)，而開采之前進(jìn)行礦口格篩的設(shè)計(jì)和施工時，未能考慮到這一點(diǎn)，實(shí)際工作時，格篩難以承受這些礦石的硬度，容易被損壞，加上沒有及時地修復(fù)和維護(hù)，這就導(dǎo)致了井壁的損壞。該主溜井的中部區(qū)域?yàn)榇怪睒?gòu)造，中部區(qū)域內(nèi)開采的礦石直接進(jìn)入主溜井內(nèi)，再加上主溜井采取的支護(hù)措施并不穩(wěn)定可靠，從而造成了礦建廢石對礦倉的撞擊破壞。

 

2.3管理措施不到位

 

為了趕施工進(jìn)度，在溜井井壁出現(xiàn)磨損及輕微破損時，未及時采取加固修復(fù)措施，造成了井壁的破壞。對溜井進(jìn)行爆破疏通時，沒有進(jìn)行合理的爆破設(shè)計(jì)，爆破藥量偏大，造成嚴(yán)重破壞。

 

 

為了保障各項(xiàng)工作的正常開展，對主溜井進(jìn)行有效地加固處理勢在必行。通過對溜井實(shí)際情況的分析和研究，結(jié)合類似工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，擬采用以下兩個加固施工方案：

 

方案一：采用鋼筋混凝土進(jìn)行加固在主溜井中設(shè)置鋼筋架并架設(shè)模板，然后澆筑混凝土，從而對已經(jīng)被破壞的區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)和加固，同時還原礦倉的結(jié)構(gòu)，使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

 

方案二：板對主溜井井壁進(jìn)行強(qiáng)化，同時在對錳鋼板及溜井井壁之間襯12#礦用工字鋼，礦用工字鋼之間的間隔用鋼纖維混凝土充填從而實(shí)現(xiàn)對整個主溜井的加固和優(yōu)化，同時修復(fù)儲存?zhèn)}的結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用相同的方式對其進(jìn)行支護(hù)。是對這兩種方案的材料消耗及成本的比較和分析：結(jié)合該表對兩種方案進(jìn)行詳細(xì)的分析說明：

 

（1）表中已經(jīng)非常直觀地反映，方案一具有所需材料少、技術(shù)要求較低、施工工期少的優(yōu)點(diǎn)，但通過進(jìn)一步的研究和分析，缺點(diǎn)也非常明顯。由于加固方式的強(qiáng)度難以達(dá)到要求，需要定期進(jìn)行維護(hù)和修補(bǔ)，而經(jīng)常進(jìn)行修復(fù)工作必然需要大量時間和投資，這就會影響生產(chǎn)工作的正常開展；與方案一相比，方案二對材料的需求量更大、技術(shù)含量要求高、工期較長而且需要更多的投資，但從長遠(yuǎn)角度看，也具有非常明顯的優(yōu)勢，加固的強(qiáng)度較高，因此能夠使用和保持的時間也較長，后期無需進(jìn)行較大的檢修工作，不會影響整體工作的完成。

 

（2）對材料的選取完全可以采用性價比較高的錳鋼和螺紋鋼，從而有效地控制投資成本。

 

（3）盡管建成后可能會出現(xiàn)加固材料互相磨損的情況，但第二種方案可使用的周期仍然高于第一種方案。相關(guān)設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員經(jīng)過多次研究和討論，最終決定采用方案二對主溜井進(jìn)行修復(fù)加固處理。

 

 

4.1修復(fù)和加固工作的具體內(nèi)容

 

對主溜井井壁的修復(fù)和加固主要采用方案二的方法來進(jìn)行。對主溜井中下段的施工，采用礦用工字鋼、螺紋鋼、混凝土材料進(jìn)行加固。對已經(jīng)被破壞的區(qū)域的修復(fù)采用螺紋鋼和錳鋼，損壞區(qū)域內(nèi)井壁沿周長每隔800mm、沿縱向每隔1.5m布置直徑22mm的螺紋鋼焊接組成喇叭狀，采用礦用工字鋼或錳鋼板圍護(hù)。dia2mm的螺紋鋼每根1.3～2.5m，一端穿到工字鋼或錳鋼板的孔內(nèi)并焊接牢固，另一端與井壁接觸做預(yù)埋件用。垂高1.5m為一個施工循環(huán)。礦用工字鋼、錳鋼板之間采用段焊，段焊長度為200mm。

 

4.2施工時需要注意的問題

 

對所有材料的選擇一定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來進(jìn)行，要確保材料質(zhì)量的達(dá)標(biāo)和性能的優(yōu)良，施工時一定要對各模版的間隔距離進(jìn)行嚴(yán)格控制。要按照相關(guān)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行鋼材結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的焊接處理。進(jìn)行焊接工作時，一定要確保工作面中沒有雜物存在。對混凝土的澆筑工作要全程進(jìn)行監(jiān)管，確保各個環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按照相關(guān)流程進(jìn)行，一定要防止混凝土空洞的出現(xiàn)，保障整個澆筑工作的施工質(zhì)量。

 

 

采用以上方法進(jìn)行主溜井的加固處理后，在后期的定期檢查中未再發(fā)現(xiàn)井壁堵塞和損壞的情況，因此該方法具有可行性和科學(xué)性。對今后類似溜井的管理與維護(hù)及破壞后的修復(fù)加固施工具有借鑒意義。