基于主溜井實(shí)測(cè)隱患分析及治理

張道長(zhǎng) 周雄超

（浙江建輝礦建有限責(zé)任公司 溫州 253800）

1 引言

主溜井是礦山運(yùn)輸提升存礦的場(chǎng)所，也是礦山的“咽喉”所在。主溜井的垮塌破壞，嚴(yán)重影響礦山的安全生產(chǎn)，甚至威脅周邊主副井的安全。某鐵礦年產(chǎn)鐵礦120萬噸，主溜井自2008年投產(chǎn)啟用后，已經(jīng)服務(wù)了多年。由于主溜井深度高，卸礦不斷沖擊井筒壁，再加上部分時(shí)間存礦高度不夠，使用不合理，導(dǎo)致主溜井受損嚴(yán)重。主溜井局部發(fā)生過較大規(guī)模的片幫垮落，隨著主溜井垮落區(qū)域不斷增大，其垮落區(qū)域已經(jīng)接近主井井筒。這嚴(yán)重威脅主井井筒及礦山的安全與生產(chǎn)。在此情況下，采用空區(qū)激光探測(cè)系統(tǒng)對(duì)主溜井進(jìn)行了三維探測(cè)，準(zhǔn)確地獲取了主溜井的破壞形態(tài)、垮塌體積、垮塌范圍等三維信息。在此基礎(chǔ)上，選取合理的主溜井治理方案，對(duì)主溜井的垮落區(qū)域采取混凝土回填的措施，實(shí)現(xiàn)了主溜井的安全治理，為后續(xù)礦山安全高效開采提供保障。

2 主溜井三維探測(cè)

采用三維激光掃描儀（VS150）對(duì)主溜井進(jìn)行探測(cè)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析，結(jié)合可用的巷道工程，在與礦山技術(shù)人員交流后，本次探測(cè)位置選擇兩處，選取了-120中段、-180中段各一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

本次探測(cè)工作采集了兩組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理利用三維礦業(yè)軟件3Dmine建立了-120m和-180m測(cè)得的主溜井垮塌空間三維模型，由于測(cè)得的空間有交集，因此對(duì)模型進(jìn)行了并集運(yùn)算，得到了主溜井垮塌空間模型見圖1。

圖1 主溜井三維實(shí)測(cè)圖

3 主溜井垮落分析

經(jīng)過主溜井的探測(cè)，建立了主溜井垮塌最新三維模型。運(yùn)用三維軟件，對(duì)模型進(jìn)行剖切，得出各剖面圖，現(xiàn)列出部分水平剖面見圖2、圖3。

圖2 -90m剖面圖

圖3 -120m剖面圖

通過主溜井模型及各剖面圖可得出以下信息：主垮塌空間的標(biāo)高范圍為-170m至-103m，平面上垮塌空間距離主井僅為13m左右。本次探測(cè)到的垮塌空間垂直范圍為-190m～-80m，垮塌體積總量為33400m3（包含原主溜井開挖時(shí)的體積），垮塌平面投影面積約1080m2。中上部垮塌面積較大，下部較小。目前跨落空間向上發(fā)展，溜井內(nèi)的礦石無法起到支撐作用，垮塌速度很難預(yù)測(cè)，探測(cè)結(jié)果表明主溜井對(duì)主井的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

4 主溜井治理方案

在-193m標(biāo)高設(shè)置底部結(jié)構(gòu)作為支撐，采用混凝土充填整個(gè)垮塌空區(qū)。通過底部結(jié)構(gòu)的支撐，并借助圍巖的摩擦力和支撐力，將充填在溜井里的充填體穩(wěn)定固化，然后采用注漿措施工程使得靠近主井側(cè)圍巖與充填體充分結(jié)頂。施工底部結(jié)構(gòu)，需要施工斜井工程作為人員與材料的通道。具體實(shí)施步驟如下：

（1）主溜井回填。礦倉(cāng)段在主溜井治理后還需服務(wù)-120m和-180m中段生產(chǎn)，可以采用易于后續(xù)重新開挖的材料，如黏土進(jìn)行回填。-195m標(biāo)高以上20～30m主溜井應(yīng)采用C215高標(biāo)號(hào)的水泥砂漿回填密實(shí)，為下一步底部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造有利條件。主溜井其它坍塌空區(qū)部位可以采用低標(biāo)號(hào)水泥砂漿回填。其中主溜井不易回填坍塌空區(qū)部位可以在-60m中段或-120m中段施工聯(lián)絡(luò)道至坍塌區(qū)上方，然后鉆孔進(jìn)行回填。特別應(yīng)對(duì)-120m標(biāo)高主溜井靠近主井坍塌嚴(yán)重部位應(yīng)施工聯(lián)絡(luò)道鉆孔進(jìn)行回填，回填過程中應(yīng)建立監(jiān)控監(jiān)測(cè)設(shè)施，確保回填質(zhì)量。

（2）底部結(jié)構(gòu)。從-180m中段車場(chǎng)巷道施工措施聯(lián)絡(luò)道至-195m標(biāo)高主溜井處，然后開挖回填體。底部結(jié)構(gòu)面積較大，建議分階段開挖及澆筑底部結(jié)構(gòu)，開挖前應(yīng)施工管棚等超前保護(hù)措施，保證每次開挖都在超前保護(hù)措施掩護(hù)下作業(yè)，且每次開挖后應(yīng)及時(shí)施工臨時(shí)支護(hù)，建議采用U型鋼支架等高強(qiáng)支護(hù)形式。

（3）-180m卸礦站。距離主溜井15m施工卸礦硐室，卸礦硐室采用400mm厚鋼筋混凝土支護(hù)，底部通過一條不小于60°的斜溜道與現(xiàn)有主溜井的上部礦倉(cāng)相連，斜溜道采用300mm厚鋼筋混凝土支護(hù)，鋼筋混凝土標(biāo)號(hào)均為C30，斜溜道底板內(nèi)側(cè)設(shè)置22kg/m鋼軌加固。

（4）礦倉(cāng)施工。開挖礦倉(cāng)段，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦倉(cāng)破壞情況對(duì)礦倉(cāng)破損部位進(jìn)行修復(fù)。

5 結(jié)論

采用三維激光掃描儀對(duì)主溜井的實(shí)際破壞情況進(jìn)行了三維探測(cè)，得出了主溜井的準(zhǔn)確三維信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)主溜井進(jìn)行了治理，解決了礦山的重大安全隱患。得出以下結(jié)論：

（1）利用三維激光掃描設(shè)備對(duì)主溜井進(jìn)行了探測(cè)，利用三維礦業(yè)軟件進(jìn)行建模，準(zhǔn)確獲取了主溜井的破壞形態(tài)、垮塌體積、垮塌范圍等三維信息。

（2）通過對(duì)溜井模型進(jìn)行剖面分析，得出平面上垮塌空間距離主井僅為13m左右。中上部垮塌面積較大，下部較小等信息，為主溜井的治理提供了可靠地信息。

（3）通過在主溜井底部施工底部結(jié)構(gòu)，采用混凝土充填整個(gè)垮塌空區(qū)，最后對(duì)主溜井進(jìn)行開挖，實(shí)現(xiàn)主溜井的安全治理，為后續(xù)礦山的安全開采提供保障。