联合式支护在深部铜矿盲竖井开拓中的应用.pdf

闩 ， {7 开 f} 苎 2 9 1 塑 墨 篁 V o窭l 2 9 N o 第 卷 第 期N ∞ 恼 l 1 ＼ 』 』 ． ． 一 I 3联合式支 护在深部铜矿盲竖井开拓 中的应用 壅擅生 深部铜矿 ， 甘肃白银 7 3 0 9 0 0 1 1 ，盆 s 。 “ [ 关键词】矿岩条件 ； 支护方法 ； 永久井壁 [ 摘要】主要介绍了在盲竖井开拓掘进过程中， 由于受井 下平面、 空问等方面条件的制约 ， 在井壁支护的方案选择上， 具体分析井简所穿过岩体的工程地质、 水文地质状况 ， 采用台理的支护 方案 ， 灵活应用喷射混凝土 、 锚喷、 锚喷网等联合支护型式 ， 进行井壁永久性支护 ， 提高 了井筒施工 速度 ， 缩短建井工期 ， 减少投资 ， 提高经济效益。 [ 中圈分类号]T D 3 5 2 【 文献标识鸸 ]B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 4 Ap p l i c a t i o n o f c o mb i n e d s u p po r t i n b Hn d s h a f t d e v e l o p me nt i n S h e n b u Co p p e r M i n e KA NG P e i ． s h e D g S h e n b uC o p t e rMi n e ， B a 6 n 7 3 0 9 0 0 ， C h i n a Ke y wo r d s o r e a n d r o c k c o n d i t i o n； s u p p o r t p a t t e r n p e r r n a n e t s h a f t Ab s t r a c t Bm u s e 0 f t h e r e s t r i c t i o n 0 f s h a k s p a c e i n t h e b l i n d s b M t d e v e l o p me n t 。 t h e e n g i n e e r i n g g ml o g i c a l a n d h y d r o g e o l o g i c c o n d i t i o n s o f s h a f t p a s s e d a r e m n r d d e r e d wh e n s h a k s u p p o r t p l a n a r e s e l e c t e d． S u i t b l e p l an a n d c o mb i n e d s u p p o r t o f c o n c r e t e s p r a yi n g， b o l t - s p r a y a n d bo l t ing wi r e me s h a r e u s e d t o i Y l s k e s h a f t s u p po rt p e r ma n e n t ． Th i s me t h o d c a n i n c r e a s e t h ep a c ean d c u r t a i l t h e t i m e o f s h a f t c o n s t r u c ti o n， r e d u c e t h e i n v e s t me n t an d i mp r o v e e n o mi c b e n e f i t ． 深部铜矿是一座由露天转为地下开采的 矿山， 生产能力为年产 1 0 0万 t 铜矿石， 1 9 8 7 年投产。一期基建时采用围绕露天采坑布井 的方式， 即由采坑北部 的北风井作为中央进 风井， 东部、 西部两条风井作为井田两翼出风 井 ， 主、 副井位于采坑的东南侧的开拓方案。 现在二期基建工程已全面开始施工。本文仅 介绍盲东风井 代替副井 施工过程中， 支护 工程采取灵活施工方法， 加快施工进度， 降低 基建投人的基本情况。 1工程 概况 盲东风井在二期基建初步设计 中， 提出 作为专用风井使用。但由于考虑矿体赋存情 况变化及其它因素， 改为二期基建时按副井 使用标准施工， 以后主要作为副井使用兼作 【 作者简介] 康培生 ， 男 ， 探部铜矿矿长， 工程师。 风井 ， 竖井净断面 9 ． 6 m 2 ， 掘进断面 1 3 ． 2 ， 支护厚度 3 0 0 mm， 井筒深 2 2 0 m。 依据该矿四中段以上井巷工程所揭露的 岩体状况 ， 以及四中段以下二期基建工程可 行性研究报告提供的有关资料 ， 井筒所穿过 的岩体特征主要以中粗粒石英角斑凝灰岩为 主， 且片理、 节理较发育， 属于弱水性岩层 ， 遇 水软化 ， 局部有小断层 ， 岩体为 中等稳固， 坚 固性 系数 f 7 ～8 ， 平均容重为 2 ． 7 5 4 。 根据四中段以上井巷工程情况， 井内涌 水主要来 自施工用水及雨季地表渗水， 井筒 内无涌水 ， 井筒全段属无水基岩施工。 2 支护方案的确定 支护方案制定应考虑的因素 1 依据工程地质和水文地质情况， 井筒 所穿过的岩体内无砾石、 流砂、 暗河存在的可 维普资讯 第 1 期 康培生 竖井开拓中的应用 l 1 能性， 石英角斑凝灰岩的特性 ， 遇水易软化 ， 在未封闭状态下风化速度快 ， 易出现片帮现 象。因此随着施工进展 ， 必须考虑快速支护 封闭措 施 。 2 岩体层理、 片理较发育 ， 必须采用锚 杆作为临时支护手段 ， 避免可能出现的局部 或大面积片帮。 3 根据 四中段以上暴露的地质情况推 断 ， 井筒 内有可能 出现 1 --2个小 断层 ， 因此 一 旦遇有断层出现， 必需考虑特殊的临时支 护手段 ． 以保 证施工 的顺利进 行 。 4 盲竖井施工 由于受井下工作环境的 制约 ， 其支护型式的选择必须考虑与之相配 套的搅拌站的建立及砂、 石料的堆放场地， 在 有限的平面、 空间范围内， 井筒的下掘施工与 频繁的临时支护工序交织在一起 ， 组织工作 矛盾突出； 同时井下平面及空间的加大， 势必 使盲竖井井 口附近相应的硐室开挖量加 大， 从而使围岩暴露面积增加 ， 发生大量 的支护 费用 。因此应尽可能减少不必要的硐室开挖 量 ， 以减少 费用。 5 由于该项工程投资全部由矿山维检 费用承担， 因此支护方案的制定必需考虑资 金的制约因素， 力争在安全上可靠、 技术上可 行、 经济上合理， 从而在支护程序上应考虑一 次性永久支护 ， 避免因临时支护带来的费用 增加 和工期 的延长 。 目 前较成熟的三种井壁永久支护 型式 为 ①块石或混凝土预制块衬砌井壁； ②整体 混凝土浇筑井壁 ； ③喷射混凝土或配合锚杆、 钢筋网联合支护临时或永久井壁。 方案①为 6 0年代被广范应用于矿山的 竖井井壁永久支护型式， 这种支护方式难于 实现施工机械化作业 ， 劳动强度大， 效率低 ， 且砌成壁体的整体性和封水性甚差 ， 不能有 效的封闭岩体 ， 阻止其继续风化 ， 这种支护方 式已被②、 ③两种方式所代替。 方案②为 7 0年代 中后期发展起来 的井 壁支护型式 ， 用混凝土浇灌井壁。在壁体强 度、 整体性、 封水性、 施工机械化程度、 劳动效 率、 成本和安全作业等方面较料石井壁有明 显的优越性 ． 但是对支护材料的堆放场地需 要面积大， 在盲竖井特殊作业环境下 ， 不便于 井下搅拌站的建立 ， 如果在地表进行砼料制 作 ， 由于长距离运辖易发生砼离析现象 ， 或者 由于各种影响不能及时施工， 致使砼发生凝 固等 ． 施工组织难度大。 方案③为近年来普遍用于井巷工程支护 的新型支护 型式 ． 它是用压气作动力， 经喷 枪， 以较高的速度将砼拌台料与水在喷枪喷 附于岩壁表面 ， 促使两者紧密粘结。同时使 喷层结构坚固致密 ， 凝结硬化后具有较高物 理力学性能。此外， 细粒胶结材料 ， 在喷射过 程中， 渗入岩壁的节理裂隙， 将围岩固结成整 体． 减少了岩体的弱面． 增强了 自承能力 ， 填 补了岩体面的凸凹， 在一定程度上解除或缓 解了围岩危险的应力集中现象。喷射砼较浇 灌砼具有一定的优越性， 使支护工序更为简 单， 不需要模板 ． 取消了立模、 拆模工序 ， 可根 据岩层条件的变化， 随时变换喷射作业 的段 高， 在硬岩中可长段作业 ； 岩层松软时， 又可 先喷一层作临时支护， 而后在整个段高范围 内补喷到设计要求的厚度 ； 当岩层破碎时 ， 还 可配合锚杆、 金属网等进行联合支护 ， 随掘随 支， 及时封闭岩层 ， 保持施工 的机 动灵活、 作 业安全。由于喷射砼坚实牢 固， 支护厚度可 大大减少 ， 砼用量下降 ， 井筒的掘进段面可适 当缩小而减少掘进开挖量 ， 有利于降低成本 ， 加快施工进度 ， 同时， 整个工序便于实现机械 化， 搅拌站易于和施工地点分离作业 ， 使用矿 车进行搅拌干料的长距离运输。本方案可合 理的解决因盲竖井作业受有限的环境制 约、 以及井壁围岩性质变化的因素 。 鉴于以上三种方案的详细 比较 ， 方案③ 明显优于前两种方案。故选择③方案为该井 的支护方案。 3施工 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0拒 由于盲竖井作业的特殊性 ， 在搅拌站的 布置方式上采取了砼料的搅拌制作与喷射机 分离的方法 ， 即在地表设置搅拌站， 地表有充 分的平面和空间用于堆放砂子、 石子和设立 水泥仓库。搅拌制作好的混合料用矿车运往 井下， 在盲井井 口翻车后装入吊桶 ， 并下放到 作业平盘喷射机位置 ， 装入喷射机进行喷射 支护作业 。 锁 13 及井颈施工 按照设计在盲副井井 口， 及以下各中段井 13 分别用整体砼浇筑 5 m 高度 ， 作为每分层的锁 口和井颈 ， 以便于井 口 设施的安装和其它作业的方便 ， 井颈部分的 掘进断面为 1 3 2 ， 同时在井颈下端设置 3 0 0 mmX 3 0 0 m m 的壁座 ， 以保证井颈部分的 稳定 性 。 对井颈以下部分的井壁支护， 分为以下 5种情况 ， 采取了不同的支护形式。 1 盲 副井 井 13以下 3 7 m 范 围 1 4 7 5～ 1 4 3 8 m ， 岩体 的整体性好， 硬度大 ， 片理、 层 理均发育程度较低， 故对此部分的支护 ， 采用 长段壁喷射素砼一次性永久支护的方法 ， 支 护厚 度 1 0 0 ra m， 分 两 次 喷 支 ， 每 次 厚 度 5 0 IT t ln ， 支护效果 良好。 2 在 1 4 3 8 m 以 下 4 1 m 范 围 1 4 3 8～ 1 3 9 7 m 内， 岩体 由稳定、 整体性好的岩性逐 渐发生了较大的变化 ， 岩石层理明显发育， 同 时， 由于该矿的矿岩沿矿体 E W 走向， 为 S W 6 7 。 的倾角 ， 因此井壁片冒现象明显增多， 通 过具体分析 ， 对上部 1 4 m范围内岩体呈特大 型 2 ． 5 m x 2 5 m 片状大滑面状态， 采用 了 1 8 m m螺纹钢锚杆 ， 长度为 1 8 m， 速凝水泥 卷端头锚固， 支护网度为 1 ． 2 mx1 ． 2 m， 在此 基础上再进行厚度为 1 0 0 m m的砼喷射 支护 作业 ， 再往下部 2 7 m范围内， 由于岩石 的片 理发育程度明显提高， 因此随岩体的变化， 在 锚杆的布置方式上， 其支护网度也随之变化 ， 分别采取 1 ． 0 m1 ． 0 m、 0 8 mx 0 8 m、 0 ． 6 m x0 ． 8 m 高 宽 的网度进行锚杆支护 ， 锚固 方式同上， 由于临时支护方式十分可靠． 因而 喷射砼永久支护采取了 1 O ～2 0 m不 等段高 的形式 ， 有效地保证 了井壁的支护质量 和施 工进度 。 3 在 1 3 9 7 m 以 下 2 9 m 范 围 1 3 9 7～ 1 3 6 8 m 内， 岩体 的稳定性极差， 井筒从 北侧 开始进入断层内的破碎带， 井壁掘进后连续 两炮 2 4 ～2 8 m 不进行临时支护， 便 会出 现严重的片帮坍蹋情况。对此， 在临时支护 方式上采取了随掘进随支护锚杆， 网度 0 6 m x 0 6 m的密集式布置 ， 端头外露 1 5 0 ra m， 每 隔一炮挂设 一 次金 属 网， 金 属 网采 用 胡 “ 一 钢筋 ， 网度 为 3 0 0 mm x 3 0 0 ram； 金属 网绑 扎 在锚杆上。在破碎段 5 ～1 0 m高进行一次临 时喷射砼支护作业， 在施工完整个破碎段及 以下 5 m后 ， 进行了 3 4 m段高的一次性永久 支护作业 ， 支护效果经过两年多时间的观察 ， 井壁稳定 ， 没有发生任何裂纹或异常现象。 4 在 1 3 6 8 m 以 下 5 6 m 范 围 1 3 6 8～ 1 3 1 2 m 内， 岩体的稳定性有所好转 但岩石 层理十分发育， 因此在支护方式上 ， 又采取了 第 2 种的支护方式。 5 在 1 3 1 2 m 以下至 1 2 5 6 m， 岩体 的稳 定性较好 ， 但考虑到凝灰岩特性 ， 在此段 3 6 m 井壁的围护上 ， 仍然采用了比较保守的方案 ， 即临时支护方式上 采 取 了 网 度 为 1 ． 2 mx 1 2 m的锚杆进行支护 ， 以避免井壁片冒现象 发生 ， 在此段喷射砼支护方法采用 了 3 6 m一 次性永久支护 ， 施工效果很好。 剩余 2 0 m水窝子施工 ， 由于考虑到投入 使用后其具体作用， 在整体施工结束后 ， 采取 从下到上整体砼浇注井壁的施工方法， 厚度 为 3 0 0 m m， 至此， 整个井筒支护工程全部完 成 。 4 效果 由于喷射砼搅拌站在地表的设立 ， 以及 井壁支护方案由整体砼浇注支护改变为锚喷 网联合支护 ， 节约了工程费用 见表 1 。 维普资讯 第 1期 康培生 竖井开拓中的应用 1 3 表 1 盲 竖 并施 工工 程费 用降 低情 况 项目 工 鼍 量 l竹 备注 ， 水泥库开挖 砂于库开挖 石于库开挖 搅拌 机硐 室 筛选机硐室 减少井筒开挖 碱步砼支护量 缩短建井工期 合计 9 0 1 30 1 3 5 1 30 1 3 5 1 3 0 6 0 1 30 4 5 1 30 4 2 8 8 3 90 4 2 8 8 8 00 7 6夭 l l 7 00 1 75 5 0 1 75 5 0 78 o 0 58 5 0 1 6 72 3 2 3 43 0 40 1 表格中费用计算 不包括动力费及 提升费用。 2 直接费及其它费 辜均按现行价格 1 9 町 标准。 3 建井工 期计算粮 据原设计井筒下 掘爰井壁整体砼 浇注垒 综台工 5 7 07 22 嚣 实 际 5 认识及体会 二期基建工程盲竖井施工中的问题， 是 一 般中、 老矿山普遍遇到的。对盲竖井施工 受井下特殊环境制约、 井筒穿过相当复杂的 岩体条件等 ， 针对具体情况采取了灵活多变 的支护方案。在喷射砼搅拌站与施工地远距 离分设、 锚喷网联合支护复杂岩体的永 久井 壁等方面， 进行了有益的尝试 ， 取得了良好的 ” } 新书介绍l 、 0c ∞一∞ 效果 ， 通过实践 ， 有以下体会和认识 1 盲竖井施工在井下有限的空问条件 ， 施工方案的制定应尽可能考虑减少工程开挖 量 ， 避免因围岩暴露面积过大而影响其稳定 性 ， 造成因大面积支护而使工程费用增加。 2 井壁支护工程是竖井施 工中加快施 工进度、 缩短建井工期的关键环节 ， 灵 活多 变、 符合实际的支护方法 ， 取得 了好的效果， 同时在降低工程投资费用方面也收到了较好 的效果 。 3 中期或已开采多年的老矿 山， 在 目前 市场经济条件下 ， 往往受资金 的严重困扰 ， 从 而使矿山发展受到很大影响， 特别是技术改 造、 二期基建等投资费用大， 技术含量高的项 目， 既要达到预期的目的， 又不髓按传统方法 组织施工， 因此只髓依靠新技术 ， 根据具体的 工程实际， 选取技术先进、 安全可靠 、 经济合 理的方案。 新 型实 用过滤技术 简介 新型实用过滤技术 是冶金工业出版社于 2 0 o 0年 1 月出版的新书， 全书共 2 O章 ， 介绍 了过滤理论 的新成果。包括近代过滤理论 、 压榨理论 、 非牛顿型流体过 滤理论 ， 多相过 滤理论 。阐述 了新 型助滤 技术 ， 动态过 滤、 微 孔过滤 、 澄清 粒 状 层 过滤 ， 高 梯度磁 电分离技术 ， 编著者还 根据 多年从 事过滤技术 的设 计、 研究 和 推广应用 的经 验 ， 重点介绍 了常用及新 型过滤机 、 过 滤机 的辅 助设备 、 过滤机 安 装 、 系统调试与故障排 除、 过滤实 验技术 装置、 过滤机 的比例放大 、 过滤机 的设计 计算 、 过滤机 的选 型等 以及过滤技术在选 矿、 冶金 、 煤炭、 石油 、 化工 、 医药 、 轻工 、 食 品和环保领域里 的应用 。全 书突出 了新型和实用 的特点 ， 为科研 、 设计 、 制造 、 使用过滤技术 的部 门提供一部方便实用的参考 书籍 。该 书 由丁启圣 、 王维 一等编 著， 金鼎五教授主审， 全书共 8 0万字， 附有彩页 ， 定价 6 4元。 维普资讯