淺談三山島金礦深部某中段井下排水系統建設

劉國棟，賈萬玉，劉　軍

(山東黃金礦業(萊州)有限公司三山島金礦，　山東 萊州市　261442)

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淺談三山島金礦深部某中段井下排水系統建設

劉國棟，賈萬玉，劉軍

(山東黃金礦業(萊州)有限公司三山島金礦，山東 萊州市261442)

三山島金礦礦體位于海底之下，地下涌水突出。作為富水礦山，為確保井下掘進安全，深部排水系統建設迫在眉睫。根據工程建設存在的困難，三山島金礦從設計、施工、管理等方面采取了多種解決措施，從而按期高質量完成工程建設。

排水系統；礦井建設；施工措施

0　引　言

三山島金礦瀕臨渤海，渤海海平面是當地的最低侵蝕基準面。礦床全部埋藏在當地侵蝕基準面之下。礦坑的主要充水來源為構造裂隙含水帶，F3斷裂構造含水帶規模大，貯存有較為豐富的地下水，且具有較強的導水能力。F1下盤構造裂隙含水帶NW向導水裂隙發育，北西端接受海水越流補給，海水沿多條導水構造進入礦坑，為礦坑充水的主要補給源[1]。

近年來，三山島金礦生產能力不斷提高，回采工作面下沉過快，開拓工程相對滯后導致備采礦量不足，為解決以上問題，該礦制定“強掘深部”規劃。礦山礦體主要賦存于F1構造下盤，深部開拓工程必須穿越F3斷裂帶[2]，因此深部開拓進程中必然會面臨涌水突出的現象，深部排水系統建設迫在眉睫。

1　工程建設存在的困難

(1) 工期緊張。三山島金礦在明確深部增加排水系統的必要性和緊迫性后，依據“三山島金礦三至五年生產規劃”，給工程指定嚴格的工期，即設計、采購、礦建、土建、安裝調試總工期不得超過4個月，于2016年2月份達到排水能力。排水系統礦建工程包含水倉、配水巷、吸水井、水泵房、配電硐室、管纜井等掘進工程。安裝工程包含水泵、電機、配電設備、起吊設備、排水管路、排泥管路等設備安裝。相對于較大的工程量，4個月的建設時間非常緊張。

(2) 作業條件惡劣。三山島金礦深部通風系統不完善，深部部分區段體感溫度在35℃以上。礦山涌水突出，在深部高溫條件下，形成高濕度環境。工程建設位于深部中段，地壓很大，礦山深部采場已出現巖爆現象，因此深部地壓控制也是工程建設難點。

(3) 人員組織復雜。在富水礦山中，排水系統建設占有舉足輕重的地位。工程建設涉及礦山、設計院、施工單位等單位，也包含采礦、土建、機械、電氣等專業。在工期緊張的情況下沒有充足的時間去引入有施工經驗的設計、施工總承包單位去建設工程。因此，建設人員主要由礦山臨時組織“各路人馬”管理施工。

(4) 施工工藝復雜。施工過程中涉及許多復雜的施工工藝，為保證設備安裝順利，硐室建設更是要精確施工。施工應用大量特殊工藝，例如大斷面硐室掘進、光面爆破、預裂爆破、大坡度長距離天井施工、高地壓環境下大斷面硐室支護等施工技術。

2　工程施工措施

2.1設計優化

排水系統礦建設計主要包含水倉、配電硐室、水泵房、管纜掘進設計及電氣、設備安裝設計。

(1) 通過與設計院溝通協商，三山島金礦自行設計水倉和管纜井，其余設計由設計院負責，從而減少部分設計成本。

(2) 水泵房在廢舊維修硐室基礎上進行改造，從而節省掘進工程量2500 m3。原有廢舊維修硐室規格為6.5 m×9.5 m，為維護硐室穩定采用錨網噴射混凝土方式進行支護，錨桿網度800 mm×800 mm，錨桿菱形布置，錨網采用6#鋼筋焊接方格網，網格100 mm×100 mm，規格1000 mm×1000 mm，噴射混凝土強度C20，厚度不小于100 mm[3￣5]。同時設計中盡可能的減少吸水井的斷面，減少對原巖的破壞。對硐室周邊廢舊工程充填封閉處理，維護硐室穩定性。經過以上措施解決了大斷面硐室的穩定性問題。

(3) 配電硐室內電氣設備布置采用并排布置，不采用單排布置，使配電硐室長度控制在30 m以內(見圖1)。在符合《金屬非金屬礦山安全規程》要求下，不必增設第三條安全出口，從而減少工程量。

(4) 局部聯絡道內電纜溝采用磚砌明溝，不采用地面起底后加混凝土澆筑電纜溝，在滿足工程需要的同時，減少了施工難度和工程費用。

(5) 配電硐室設計要求砌碹300 mm厚混凝土。經礦山實地論證后，由于配電硐室圍巖狀況較好，無滲水、淋水現象，采取對配電硐室頂板掛網支護，全斷面噴漿100 mm。修改設計方案后相對于砌碹方案，工程施工工期更短。

(6) 水泵房內起重梁安裝原設計采用施工梁窩支護，但由于水泵房為舊工程改造，圍巖穩固性較差，尤其靠近吸水井一側頂幫破壞較為嚴重，承重能力較差，直接采用梁窩支撐起吊梁，后期使用中安全隱患較大。為解決該問題，礦山與設計院多次溝通討論下，對靠近吸水井一側采用鋼結構支撐，另一側先施工錨桿支護圍巖，再采用“少裝藥，多打眼”方式，光面爆破形成梁窩，由此形成梁窩與鋼結構聯合支撐起吊梁[6]，如圖2所示。

圖1配電硐室平面布置

圖2　起吊梁安裝

(7) 三山島金礦主要采礦方法為充填法，流入水倉中的水含沙量較大。設計推薦采用潛水泵排水方案，但根據礦山實際應用，潛水泵在泥沙量較大的情況下，故障率較離心泵高出很多，后期維護成本極高。礦山從長遠使用成本考慮，采用常規離心泵進行排水[7]。

2.2施工優化

排水系統建設主要涉及設計、采購、礦建、土建、安裝調試5項工程，每項工程之間即相互制約又可平行作業，尤其在設計與采購之間，設計必須在設備訂貨的基礎上進行，而國有企業設備招標采購的形式使得采購持續時間較長，導致設計滯后。同時，在設備采購過程中，礦山可以自行設計一些前期工程，提前施工，縮短建設周期。

(1) 水泵房平面布置設計必須在電氣設備訂貨完成后方可進行設計。在設備訂購過程中礦山先施工4.0 m×3.0 m小斷面導向硐室，再根據正式施工工圖紙要求進行擴刷。縮短配電硐室建設工期15 d。

(2) 由于水泵吸程不足，在水泵房設計未完成之前，與設計院溝通后提前對水泵房進行2 m起底，起底時采用預裂爆破方案[8]，減少對老工程的爆破擾動。縮短水泵房建設工期20 d。

(3) 合理平行作業。礦建、土建、安裝工程交叉作業。例如，在上部中段平巷進行排水管路安裝的同時，水泵房混凝土基礎的澆筑和2條水倉的掘進工程平行作業。

(4) 水泵房內鋪設道軌。在水泵房內混凝土基礎施工結束后，采用有軌形式往水泵房內運輸設備，減少對養護期內混凝土基礎的破壞。

(5) 水泵房起底后高度在10 m左右，為確保硐室全斷面噴漿掛網支護到位，施工單位采用搭設建筑腳手架的方式，自上而下進行硐室支護。

(6) 所有硐室噴漿采用濕式噴漿工藝，代替干式噴漿。工程處于高溫、高濕的環境，干式噴漿存在回彈率高、粉塵大、噴漿質量不穩定的缺點[9]。濕式噴漿改善了工人的作業環境，提高了生產效率，還能保護作業人員的職業安全健康。

(7) 管纜井全長為98 m，為長距離天井。為加快管纜井施工，在管纜井中間增加聯絡道，分上下兩段同時施工管纜井，上下兩段管纜井之間預留3 m巖柱，待擴刷成形后爆破3 m巖柱，貫通兩井。縮短建井工期30 d。

2.3創新管理模式

(1) 為使水泵房礦建、土建、安裝工程合理進行交叉作業，礦、土、安總體發包進行招標，所有工程由一家施工單位進行施工，減少因中間環節交接不善影響工程進展。

(2) 打破管理部門和專業界限，形成施工指導小組。專業管理劃分為電氣、設備、礦建，三個專業設置專人與設計院和施工單位溝通，減少因專業屬性強造成設計和管理理解不透導致的施工失誤。

3　結　語

三山島金礦深部某中段臨時排水系統于2015年10月底開始施工，在2016年2月底排水試車成功，排水系統正式投入使用，超前5 d完成所有工程。在以往三山島金礦大型系統工程建設中，多采用設計、管理、施工整體發包模式，由承包單位管理施工。在此項排水系統工程建設中，由礦山獨自進行工程管理，靈活協調設計方與施工方之間的聯系，在充分發揮了礦山工程技術人員的管理能力的同時降低了工程管理成本，為以后礦山工程管理提供了寶貴的經驗。

[1]王善飛.三山島金礦深部開采水文地質淺析[J].中國礦山工程,2001,30(3):9￣12.

[2]陳兵宇,劉亞軍,武志明,等.三山島金礦導水斷裂帶的危害及防治方法[J].現代礦業，2013，29(10):139￣141.

[3]王淑芹,于世孚.三山島-435 m水泵房系統大斷面砼支護及預埋鐵件新方法[J].山東煤炭科技，2002(07):36￣36.

[4]賈安立.大斷面軟巖硐室聯合支護[J].礦山壓力與頂板管理,2001(3):29￣30.

[5]史洪林,巴森.大斷面破碎頂板錨帶網聯合支護技術[J].礦山壓力與頂板管理,2001(3):27￣28.

[6]湯德英.鋼龍門架的設計[J].福建建筑,2001(1):30￣32.

[7]蘇靜，陳才賢，李文斌.采區排水系統的簡化及水泵選型 [J].礦山機械,2015(3):69￣71.

[8]蔡路軍,馬建軍.預裂爆破減震機理及效果分析[J].中國礦業,2005,14(5):56￣58.

[9]牛文章.錨噴巷道濕式噴漿工藝的應用[J].現代礦業,2013,29(5):136￣138.

2016￣05￣17)