解決四采區主井豎井井筒受壓形變的方案

黃磊 黃壯

摘 要：怡盛元礦四采區主井原支護方式為鋼木支護，支護間距1m，由于地表土層較厚，加上為原先收購怡盛元礦下掘的豎井，在井筒支護上投入過小，2018年4月2日井筒出現突然的形變，導致井筒裝備變形，提升系統停止運行。

關鍵詞：鋼木支護；井筒變形；井筒裝備；

一、事故背景

新巴爾虎右旗榮達礦業有限責任公司于2011年收購怡盛元礦業，四采區地表明井于2008年下掘，井筒規格2200*2400，2013年對井壁進行了120m的刷幫處理后變為2200*3400，由于當時是私人老板開采，安全投入較少，在井筒支護上采用最為簡陋的鋼木支護，且0-30m為土層，30-50m之間為風化巖，導致2018年4月3日井筒出現突然的形變，受形變的部位在豎井6m-30m段的東側和北側，4月3日下井前罐籠還能勉強下行，但是目測明顯變形距離20m，井筒裝備變形主要在24m處，形變自上而下依次增大，導致井筒裝備變形，當天晚上現場分析產生形變的原因主要有以下五個方面的原因，其一、支護方式過于簡單，用14槽鋼支護四周，木板別幫，在2013年在木板上掛網噴漿，多年的運行，導致別幫木板腐蝕，地表浮土層低壓越來越大；其二2017年冬季雪大，該井處于風口積雪較厚，三月下旬氣溫較高，化冰產生的水大量滲透至土層，三月底氣溫突然降低至零下十幾度，土層水結冰膨脹，導致地壓進一步擴大；其三、該礦井2017年在180中段、210中段進行了空場采礦，且該井巖石主要為碳質板巖，該巖性不穩定，采場出空后，采場目前已經落滿，加大了地表井筒的地壓；其四、2013年刷幫后井筒斷面為2200*3400，井筒形狀受力不好；其五、2013年對地表進行了井口井字梁的澆筑，挖掘土層6m深，后用土回填，破壞了土層。

二、處置方案

四采區主井現在采礦標高為268，采礦證標高為278，為長遠技改考慮，已經不考慮四采區主井深部下掘，上部資源現階段主要是回采和平行礦體采礦，服務年限只需1-2年，考慮到混凝土鑄壁的施工周期和造價，采用鋼支護后維持2年的生產。

2.1臨時措施

4月4日開始進行臨時措施的加工及安裝，現場安裝了三臺穩車，其中二臺用于下放吊盤，一臺用于井蓋門開閉，現場制作一個可以折疊工作平臺的雙層吊盤，并安裝好工作吊盤，并拆除罐籠。

2.2臨時加固

由于事故突然，怡盛元庫存支護鋼材不夠，現采購需要四天才能到貨，4月4日上午，罐道變形更加嚴重，罐籠已經無法完成下放，必須對井壁進行臨時加固處置，防止井筒進一步形變，將井筒6m-30m用25a工字鋼南北方向、東西方向分別支撐，加固在罐道梁上，此項工作已于4月5日下午完畢，處理后無明顯形變增大跡象。

2.3封閉井筒

為防止拆除支護后井壁浮渣掉入井底造成清理井底影響工期，在一中段用型鋼加原木制作了一個封閉平臺，4根25a工字鋼拆入原來馬頭門二側，上面鋪設一層d6花紋鋼板，原木垂直于工字鋼鋪設在花紋鋼板上，用于緩沖。

2.4拆除井筒裝備

拆除地表至50m處原有安裝的梯子間、罐道、西邊罐道梁，保留東面罐道梁，防止井筒的東面和北面形變，當層支護時拆除當層罐道梁。

2.5鋼梁支護

拆除作業開始后，自上而下作業，先拆開1-2塊木板拆看井壁土層情況后繼續進行作業，如發現土層不穩定、土層解凍呈流質必須停止作業，如土層穩定繼續拆除當前一層的支護，拆除完畢后按照施工圖紙進行施工，先拆除東側罐道梁，然后拆除一層鋼木支護，拆除完畢后，清理井壁浮渣，安裝四角角鋼1（∠100*100*10），然后安裝一圈工字鋼2和3（I16a），然后安裝四周槽鋼5和6（[20a），最后安裝加固豎梁4（I16a），最后在最頂上一層預留的澆灌孔進行混凝土充填，依照以上工序循環進行，直道巖層，拆除過程中必須切斷井筒電源，施工電源線由井口重新下放，吊盤下放時必須收好折疊平臺，待下放至作業地點后方能打開折疊平。

2.6、井筒裝備安裝

井筒裝備自上而下安裝，安裝層間距為4240，罐道梁安裝在支護的工資鋼上，先安裝二根罐道梁4（I25a），吊裝四根鋼線找正，用水平尺找平，然后安裝1罐道板（d10*400*400），罐道板制作加工時一塊安裝在罐道梁上，一塊安裝在罐道上，安裝罐道2（口140*140*10），安裝完畢后用4根M20*60的螺栓固定，雙面配平墊和配雙螺母，安裝梯子梁7和8（[14a），安裝花紋鋼板6（d6），最后安裝4格柵（∠40*4+φ4鋼網，網目60*60）和梯子5（∠50*5+∠40*4）。

2.7清理浮渣

將井口門關嚴后，工人從四采區副井120中段安全通道進入作業現場，將掉下的浮渣用推車運送至廢棄斗川，用耙礦絞車進行堆存作業。

2.8拆除臨時措施

將吊盤提升至井口后整體拆除、拆除穩車和井蓋門，吊盤和井蓋門運送至礦部制定堆料場后，進行解體，長料繼續使用，短料做廢舊物資處理，穩車運送到礦部設備堆場封存。

三、推廣方向

目前雖然此方式不是較為先進的支護方式，但是中小型礦山還是得到了較多的應用，優勢主要體現在周期短，投入資金較少，投入設備設施少，尤其是在老系統中的應用，目前中小型礦山老系統面臨著服務時間較長，井筒條件較差，井筒規格小，尤其是方井滑模的應用還不成熟，斷面小，機械化施工難度較大，混凝土鑄壁難度大，投入高。

參考文獻

[1] 本書編委會.礦山采礦設計手冊礦山機械篇上卷.中國礦業大學出版社，2006.04：357-636.

[2] 本書編委會.礦山采礦設計手冊礦山機械篇下卷.中國礦業大學出版社，2006.04：637-769.

作者簡介

黃磊，1987年11月25，男，漢族，湖南益陽，本科，華中農業大學，助理工程師，礦山機械。

（作者單位：1、云南馳宏鋅鍺股份有限公司新巴爾虎右旗榮達礦業有限責任公司；2、長豐獵豹汽車有限責任公司）