石灰巖地區溜井施工工藝及質量控制措施研究

摘要：以廣東省封開縣城蓮都鎮石灰巖礦區溜井工程為依托，介紹了溜井工程采用的原材料，對石灰巖地區溜井施工方案及施工工藝進行分析，闡述其質量控制措施，以提高工程質量，為其他地區溜井施工提供了寶貴經驗。

關鍵詞：溜井施工;石灰巖;爆破;質量控制

0" "引言

溜井是礦山地區運輸礦石、廢石的主要通道，通過在礦山中開拓溜井，能夠實現礦山的勘測、開采和放礦等重要工程。該方法成本低廉，運輸效率高，相關研究表明，溜井的工程量達到礦山井巷工程總量的15%左右。我國大部分地下礦山開采時，統一采用溜井進行運輸。但是在不同地質區域，對于溜井的施工工藝與質量控制措施有所不同[1]，本文結合廣東省封開縣城蓮都鎮石灰巖礦區溜井工程，對其施工和質量控制措施進行詳細介紹。

1" "項目概況

1.1" "工程實例

華潤水泥（封開）有限公司大沖礦溜井工程位于蓮都鎮石灰巖礦區。該礦區位于廣東省封開縣城北偏東64°方向，直線距離約45km，該礦區與白沙礦區相鄰，屬封開縣蓮都鎮管轄。本溜井工程擬設置采礦權范圍1.94km2，設計深度為176.364m。該工程主要分為溜井段和主倉段，其中溜井凈直徑為6m，主倉凈直徑為9m。

1.2" "工程原材料

本項目溜井工程所采用原材料主要包括混凝土、鋼筋、鋼拱架、預埋件鋼板、焊條和錨桿等。初支噴射混凝土和二村模注混凝土為主要工程材料。溜井施工時，對初支噴射混凝土在強度和抗滲性能有一定要求，本項目采用C25型號、抗滲等級為P6的噴射混凝土。

二村混凝土主要用于拱、墻、底板、水溝和水溝蓋板澆筑。鑒于溜井工程中不同部位所承受的強度不同，在功能上具有差異性，拱和墻采用C30型號抗滲等級為P8的混凝土，底板和水溝采用C20型號混凝土，水溝蓋板采用C25型號混凝土。

在混凝土中埋設鋼筋有利于提升混凝土承載力、強度等各方面性能，其是溜井工程中的重要原材料[2]，只有采用性能滿足要求的鋼筋，方可保證溜井工程的質量。在鋼筋的選擇上，以HPB300與HRB400型鋼筋為主，縱向受力鋼筋上主要采用HRB400型鋼筋。鋼筋強度與伸長率性能要求見表1，項目其他原材料型號見表2。

2" "施工方案及施工工藝

2.1" "施工方案

該溜井主要采用機械化作業方式，溜井井口表土段采取開挖施工方案，通過人工配合挖掘機進行開挖、出渣，直至開挖至完整的巖石。施工人員進場時，同時組織臨時井架進場，對其進行組裝焊接，井口開挖至硬巖后，再進行二次襯砌支護。錳鋼板襯板提前加工完善預埋鋼筋，同時制作內徑為6m的模板支撐框架。拼裝組合錳鋼板，代替內模，使錳鋼板直接與混凝土形成一體，二次襯砌自下而上進行筑壁[3-4]。

溜井段凈直徑為6m，采用光面爆破掘進。爆破可能會對二次襯砌混凝土及錳鋼板產生影響，井筒二次襯砌采用分階段施工，每11m為一段，由下向上筑壁。筑壁完成時下部混凝土強度需達到設計強度的70%，以確保混凝土不受底部爆破影響。主倉段凈直徑為9m，采用光面爆破掘進，挖掘機配合人工出渣。錨網噴初支后，進行下一循環掘進施工。主倉開挖及錨網噴初支全部完成后，開始二次襯砌施工，由下向上筑壁。

2.2" "施工工藝

2.2.1" "表土段開挖

表土段施工采用機械分層開挖，根據表土段覆土情況，確定開挖深度和寬度，開挖坡比為1：0.5，直至挖到較完整的石灰巖石層。然后從基坑底部進行襯砌混凝土施工，開挖段井壁襯砌完成后予以回填。溜井井口段施工20m深度后，安裝臨時井架及提升系統，然后安裝井內施工設備和安全平臺，吊掛整體金屬模板以及各種管纜，同時制作安裝井口平臺。

2.2.2" "井筒施工

井筒施工開挖采用爆破施工，爆破采用筒形掏槽形式鉆爆法施工，應用光面、光底、減震、弱沖爆破技術[5]。通過定人、定機、定位的方式進行鑿巖，選用巖石乳化炸藥對開挖的眼孔進行炸藥填充，控制孔眼深度為3.5m，每孔裝藥量1.2kg/孔。不同斷面施工時，根據開挖輪廓面尺寸進行增減輔助圈眼數量。此外，在爆破作業時，由于現場地質情況隨著深度可能存在差異性，需要根據實際情況適當調整爆破參數，以達到最佳效果。

2.2.3" "井筒過圍巖破碎帶施工

溜井施工開挖過程中，如果遇到圍巖破碎帶或石灰巖巖性較差的不良地層，采用縮小掘進段高、錨噴聯合支護或鋼筋混凝土井壁，以及提高光爆指標等措施。為減少周邊孔眼眼距和抵抗距，采用不偶合裝藥方法降低爆破對井筒圍巖的破壞性。采用錨噴或網錨噴聯合支護，適當縮小掘進段高，縮短圍巖暴露時間，增設鋼井圈復合支護，確保安全順利地通過不良地層。

2.2.4" "井筒變徑段施工

根據設計圖紙要求，在溜井施工井深達到154m深度時進行變徑施工。當施工達到變徑面時，先對周圍圍巖進行支護，確保安全后立即進行錨網初支，再進行出渣。變徑施工完畢，確保井筒斷面凈尺寸達到9m。

2.2.5" "井壁混凝土配制

溜井內井壁采用的混凝土主要為C25噴射混凝土和C30混凝土，水泥采用華潤封開（水泥）有限公司水泥廠生產的PO42.5R普通硅酸鹽水泥。配制C25和C30混凝土時，添加5%～10%的硅粉，碎石粒徑為10～30mm。混凝土配合比見表3。

3" "質量控制措施

3.1" "溜井磨損控制

由于溜井本身結構、溜放礦石或者溜井貯礦條件等因素，溜井長時間使用會產生磨損，因此在溜井施工時，需要對溜井本身結構進行加固處理。加固部位主要是溜井的上口和溜口部位，同時對穿過軟土土層或破碎地帶的區域進行混凝土支護。準確控制貯礦的高度，能夠降低溜井故障事故發生概率。通過監測儀器監測溜井內部斷面的情況，有助于準確判斷井內加固設施是否發生損壞或者脫落。

3.2" "溜井堵塞控制

溜井堵塞原因主要包括：一是對于溜井斷面尺寸按最小要求設計，施工誤差引起溜井尺寸偏小，導致溜井內尺寸較大的礦石不能得到運輸。施工時對該情況需重視，精確施工。二是溜井設置在軟弱土層或者圍巖破碎帶，造成破碎帶石塊脫落堵塞井口。針對溜井施工遇到破碎帶的情況，需進行混凝土支護并對破碎帶進行監測，加強監管，充分了解破碎帶井壁的情況，對有脫落跡象或已經發生脫落的巖石及時處理。對井壁內的雜物及時清除，對井壁上明顯凸出影響運輸的巖石進行鏟除。

3.3" "爆破施工控制

該工程溜井段與主倉段均需要采用爆破施工，爆破工程屬于瞬間作業，在施工時要精確控制炸藥爆速，避免造成人員傷亡。對裝藥量和裝藥深度進行精準控制，否則裝藥過多或未深入裝藥可能會對外圍工程造成破壞。采用不偶合裝藥方式可保證炸藥與孔壁之間留存空隙，有利于降低爆炸對圍巖的破壞。

3.4" "溜井施工整體質量控制

溜井施工過程中，對人、法、料、機、環和測量各環節均需嚴格控制。采用“PDCA”的方法，從策劃、實施、檢驗到處置，形成全過程閉環管理，可有效提高溜井施工的管理水平。對于施工中各道工序，如井筒開挖、爆破等需按照規定進行自檢、互檢和交接檢驗，堅持使用統計方法分析自檢、驗收的工程原始數據，找出問題所在，以進一步提高工程質量[6]。

參考文獻

[1] 段永祥，石碌鐵礦不良地質條件下主溜井施工技術[J].采礦技術， 2019，19（2）： 28-29+36.

[2] 遲兵.大紅山銅礦主溜井圍巖穩定性分析及臨時支護效果研究[D].昆明：昆明理工大學， 2013.

[3] 江鵬.某礦分支溜井施工工藝改進研究與應用[J].采礦技術，"2019，19（4）： 34-36.

[4] 丘永富.深井復雜條件下礦石溜井施工技術[J].世界有色金屬，"2016（22）： 121-123.

[5] 黃錦坤，王鵬，潘軍義，等.梅山鐵礦溜井額墻修復技術研究[J].現代礦業，2014 （12）：127-129+137.

[6] 李成合，盧宏建.金屬礦山采區垮冒溜井加固關鍵技術研究[J].現代礦業，2015 （4）：194-195.