CN104912569A - 一种溜井治理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溜井治理的方法，在井筒内需保护段的围岩壁上设置锚喷支护层，在井筒内需保护段的下部设置底层钢筋混凝土托台，向上间隔设置一层或多层上层钢筋混凝土托台，相邻的钢筋混凝土托台之间设有钢筋混凝土挡墙，所述锚喷支护层与钢筋混凝土挡墙之间设有废石胶结填充体。能简单、有效的对溜井井壁进行修复，提高溜井的使用寿命。

Description

一种溜井治理的方法

技术领域

本发明涉及一种溜井井壁修复技术，尤其涉及一种溜井治理的方法。

背景技术

由于溜井井壁长期受到矿石冲击，容易受到破坏，若不及时进行修复，将大大缩短溜井的使用寿命。

现有技术中还没有简单、有效的修复方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、有效的溜井治理的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的溜井治理的方法，首先，在井筒内需保护段的围岩壁上设置锚喷支护层；

然后，在井筒内需保护段的下部设置底层钢筋混凝土托台，向上间隔设置一层或多层上层钢筋混凝土托台，相邻的钢筋混凝土托台之间设有钢筋混凝土挡墙，所述锚喷支护层与钢筋混凝土挡墙之间设有废石胶结填充体；

所述底层钢筋混凝土托台坐落在原岩上，所述上层钢筋混凝土托台与围岩壁之间设有预应力锚索，所述锚喷支护层与围岩壁之间设有锚杆。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的溜井治理的方法，由于在井筒内需保护段的围岩壁上设置锚喷支护层，在井筒内需保护段的下部设置底层钢筋混凝土托台，向上间隔设置一层或多层上层钢筋混凝土托台，相邻的钢筋混凝土托台之间设有钢筋混凝土挡墙，所述锚喷支护层与钢筋混凝土挡墙之间设有废石胶结填充体，能简单、有效的对溜井井壁进行修复，提高溜井的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的溜井治理的方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的溜井治理的方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

首先，在井筒内需保护段的围岩壁上设置锚喷支护层；

然后，在井筒内需保护段的下部设置底层钢筋混凝土托台，向上间隔设置一层或多层上层钢筋混凝土托台，相邻的钢筋混凝土托台之间设有钢筋混凝土挡墙，所述锚喷支护层与钢筋混凝土挡墙之间设有废石胶结填充体；

所述底层钢筋混凝土托台坐落在原岩上，所述上层钢筋混凝土托台与围岩壁之间设有预应力锚索，所述锚喷支护层与围岩壁之间设有锚杆。

所述锚杆选用Φ18mm快硬水泥锚杆，锚杆长度为2.5m，锚杆网度为800×800mm；

所述锚喷支护层设有Φ4mm钢丝网，锚喷支护层的厚度为100mm。

井口下第二冲击点处设有第一上层钢筋混凝土托台，井口以下第三冲击点处设有第二上层钢筋混凝土托台，井口下井筒直径突缩处设有底层钢筋混凝土托台。

所述第一上层钢筋混凝土托台的宽度为2m，高度为4m，底部设置成45度瓶状刃角；

所述第二上层钢筋混凝土托台的宽度为3.5m，高度为4m，底部设置成45度瓶状刃角；

所述底层钢筋混凝土托台的宽度为1.5m，高度设置为1m。

在设置托台位置处的围岩壁上设有二次锚固锚杆，托台内的热轧螺纹钢筋与锚杆的外露端进行焊接；

托台底部的瓶状刃角处的围岩壁上向上倾角15°角安装有2～3排所述预应力锚索，每排锚索数n＝18，排间距1m，锚索的长度为18m。

所述钢筋混凝土挡墙的厚度为1000mm，靠近钢筋混凝土托台下部的钢筋混凝土挡墙上预留有填充口。

所述钢筋混凝土挡墙墙面受冲击部位安装有锰钢板。

所述锰钢板的厚度为50mm。

本发明的溜井治理的方法，能简单、有效的对溜井井壁进行修复，提高溜井的使用寿命。

主要分为四个部分：一、为井筒修复施工创造相对安全的工作环境并保证原岩破坏不再进一步发展，第一步对井筒原岩进行锚喷注浆支护。二、托台的建设，托台的建设一方面是为了由上而下施工时，起到一个保护顶的二次保护作用；另一方面，将混凝土挡墙切分为3个部分，避免了连续高墙体建设的施工困难及受力优化。三、混凝土挡墙的砌筑，混凝土挡墙的作用是直接承受矿石的冲击作用，由于恢复后的井壁直接承受矿石的长期冲击，因此，在混凝土挡墙受矿石冲击部位的表面应加设锰钢板。四、混凝土挡墙与原岩之间的废石充填及注浆加固，旨在将墙体与原岩结合成一个整体，形成整体受力结构，同时避免原岩出现临空面，发生二次冒落，进而影响其他工程部位的安全。

具体实施例，如图1所示：

1、原岩的锚喷支护：

由于原岩的岩性较差，直接在井筒内施工极为不安全，因此，加固原岩，一方面，保证了井筒内施工时作业人员的相对安全，另一方面，保证了原岩的松散破坏区域不再向内部扩展。

根据大量的溜井治理工程经验，破坏溜井受到矿石的长期冲击作用，围岩多已破碎松散，如作业人员直接在此环境下进行托台或混凝土挡墙的施工，危险性极大，因此，需对破坏围岩进行处理。处理后的围岩不但要保证在井壁修复作业时不会发生松石冒落，最好还能对围岩起到加固的作用。因此考虑使用锚喷支护。通过锚喷支护，喷射混凝土高压压入岩层表面的裂隙及节理之间，把被节理裂隙切割的岩体连结起来，有效地阻止了岩块的松动或相对滑移，同时能有效填补被裂隙切割的落下岩块形成的凹陷，避免或缓和了应力集中的现象，同时，提供了相对封闭的封闭层，隔绝了水和空气对围岩的风化和剥蚀作用，从而大大提高围岩自身的稳定和自支撑能力。最终形成了喷射混凝土与围岩松散岩体紧密粘结和咬合的共同受力体系。

溜井在采用混凝土墙挡隔后，墙后原岩不受到矿石冲击作用，可认为是静压井巷，且围岩较破碎，要求锚固力大，参见相关规范，选用Φ18mm快硬水泥锚杆和Φ4mm钢丝网，为加强锚固的效果，锚杆长度设计为L＝2.5m，锚杆网度800×800mm，局部松散破坏较为严重区域，采用双层钢丝网进行加固。喷射混凝土选用C20，厚度100mm。

2、混凝土托台的设置：

混凝土托台的作用主要体现在两个方面。一方面是保证在下部施工时，起到一个保护顶板的作用，为下部作业人员提供一个相对安全的环境。另一方面，将混凝土挡墙分割为3个分段，便于施工和受力优化。由于托台是与原岩井壁直接相连接的大厚度钢筋混凝土结构，相比混凝土挡墙厚度很大，因此，托台位置应根据矿石冲击的典型位置设置，其中，最下部托台应直接坐落在原岩上，从而很好的保证上部荷载能有效连续的传递到原岩上。

3、混凝土托台位置的确定：

根据大量溜井的探测结果及相关运动动力学理论计算研究发现，对于百米深矿井，溜放矿石一般经过三次撞击即可落入井底或底部矿石堆上。第一冲击点由于矿石刚从卸矿车卸下，动力势能较小，冲击破坏较小，因此，第一处冲击点不需设置托台来承担矿石的冲击荷载，此外第一冲击点以上没有再设置混凝土挡墙，因此该处也不需要混凝土托台。而溜井第二处和第三处冲击点位置处，溜放矿石多已具备了一定的动能，这两个位置的冲击力也就比较大，因此在这两个位置都发生了较大的冲击破坏，此外在第二和第三冲击点周围，都会产生规模较大的围岩冒落破坏，因此在第二冲击点及第三冲击点处设置混凝土托台，该托台靠近井筒中心面直接来承受冲击动力荷载，此外，该混凝土托台将废石胶结充填体分割成三个部分，减小了直接将废石充填体坐落于底部原岩之上而引起的较大的荷载。同时，为了使得上部充填体及挡墙的荷载很好的坐落于原岩上，将第三个托台设置在井口以下井筒直径较小处(一般受冲刷井筒形态多为上下窄，中间宽的结构，上部冲击力小，下部与储矿矿石的保护)，从而达到很好的传力的目的。

4、混凝土托台施工材料的选用：

由于混凝土托台结构的特殊性，无相关成熟的规范及标准，因此，本发明采用相关成功案例并部分参照国家相关规范的规定，对混凝土托台的设计如下：

第一个托台：设置托台的宽度为2m，高度设置为4m，底部设置成45度瓶状刃角。在设置托台位置处，对原800×800mm锚杆网进行梅花式错位二次锚固，为了便于材料的选购，依然选用Φ18mm快硬水泥锚杆，共设置6排锚杆，托台上部结构设置5排，托台底部45度底部靠近上端80cm处设置1排。锚杆锚固进加固原岩中的深度设计为1.5m，外留1m的外露端。在外露端横向布置Φ18mm HRB500级热轧螺纹钢筋与锚杆的外露端进行焊接，形成预埋筋，并加设环形加固筋。辐射预埋筋在靠近托台临空面边缘向下伸150mm后截断。环形加固筋钢筋应与横向布置的预埋筋采用相同的钢筋。每层横向布置的预埋筋沿托台环向布置的环向加固共7排。为了保证托台的整体性，需设置箍筋对各层环向加固筋筋横向布置的预埋筋进行加固，箍筋沿环向共均匀布置25道箍筋，箍筋直径Φ18mm，采用4肢箍。对7排环向加固筋隔一绑一。在托台的最外端1m处，径向预留布置钢筋5根，间距230mm。环向配置钢筋直径Φ18mm，间距200mm，预留长度1m，待后续混凝土挡墙施工时，与混凝土挡墙内的纵向钢筋进行焊接。

托台混凝土强度等级采用C30级混凝土。

预应力锚索的选用及安装：

预应力锚索的选用及安装。底部瓶状刃角处应采用预应力350kN的锚索进行加固，安装上向倾角15°2～3排安装，每排锚索数n＝18，排间距1m。锚索锚固段的长度13m，外加自由段长度5m，故锚索的长度应为18m。

第二个托台：托台的宽度为3.5m，高度设置为4m，底部设置成45度瓶状刃角。在设置托台位置处，对原800×800mm锚杆网进行梅花式错位二次锚固，为了便于材料的选购，依然选用Φ18mm快硬水泥锚杆，共设置7排锚杆，托台上部结构设置5排，托台底部45度底部靠近上端160cm处设置2排。锚杆锚固进加固原岩中的深度设计为L＝1.5m，外留1m的外露端在外露端横向布置Φ18mm HRB500级热轧螺纹钢筋与锚杆的外露端进行焊接，形成预埋筋，并加设环形加固筋。辐射预埋筋在靠近托台临空面边缘向下伸150mm后截断。环形加固筋钢筋应与横向布置的预埋筋采用相同的钢筋。沿托台环向布置的环向加固筋共12排。为了保证托台的整体性，需设置箍筋对各层环向加固筋筋横向布置的预埋筋进行加固，箍筋沿环向共均匀布置25道箍筋，箍筋直径Φ18mm，采用4肢箍。对12排环向加固筋隔一绑一。在托台的最外端1m处，径向预留布置钢筋5根，间距230mm。环向配置钢筋直径Φ18mm，间距200mm，预留长度1m，待后续混凝土挡墙施工时，与混凝土挡墙内的纵向钢筋进行焊接。

托台混凝土强度等级采用C30级混凝土。

预应力锚索的选用及安装：

预应力锚索的选用及安装。底部瓶状刃角处应采用预应力350kN的锚索进行加固，安装上向倾角15°2～3排安装，每排锚索数n＝18，排间距1m。锚索锚固段长度为13m，外加自由段长度5m，故锚索的长度应为18m。

第三个托台：第三个托台与前两个托台的作用不相同，第三个托台起到转换层的作用，将上部结构的荷载均匀地传递到原岩上。托台位置位于井口以下80m处，该处井筒直径最大已达到9m，按照恢复井筒直径6m，则托台的宽度为1.5m，高度设置为1m，底部不再设置成瓶底状刃角。而是设置成平面状，与原岩平整相接，因此，此处应将第三个平台底部的原岩进行修整。第三个托台宽度采用3.5m，厚度1m。在设置托台位置处，对原800×800mm锚杆网进行梅花式错位二次锚固，为了便于材料的选购，依然选用Φ18mm快硬水泥锚杆，共设置2排锚杆，托台上部结构设置2排。锚杆锚固进加固原岩中的深度设计为L＝1.5m，外留1m的外露端在外露端横向布置Φ18mm HRB500级热轧螺纹钢筋与锚杆的外露端进行焊接，形成预埋筋，并加设环形加固筋。辐射预埋筋在靠近托台临空面边缘向下伸150mm后截断。环形加固筋钢筋应与横向布置的预埋筋采用相同的钢筋。沿托台环向布置的环向加固筋共12排。为了保证托台的整体性，需设置箍筋对各层环向加固筋筋横向布置的预埋筋进行加固，箍筋沿环向共均匀布置25道箍筋，箍筋直径Φ18mm，采用4肢箍。对12排环向加固筋隔一绑一。

在托台的最外端1m处，径向预留布置钢筋5根，间距230mm。环向配置钢筋直径Φ18mm，间距200mm，预留长度1m，待后续混凝土挡墙施工时，与混凝土挡墙内的纵向钢筋进行焊接。

托台混凝土强度等级采用C30级混凝土。

5、混凝土挡墙的设置：

混凝土挡墙(即恢复后井壁)的作用是临空面直接承受矿石的冲击，隔绝矿石与原岩。混凝土挡墙的厚度设计1000mm，强度等级设计为C30。井壁布置采用双层竖向钢筋，钢筋直径选用直径Φ18mm，径向布置钢筋5根，间距230mm。环向配置钢筋直径Φ18mm，间距200mm。竖向间距300mm。混凝土挡墙的最高处与上一托台预留50cm的充填口，以便后续充填施工。

6、墙后废石充填：

待全部混凝土挡墙施工完成后，由下至上充填混凝土挡墙与原岩之间的空间。待充填完成后，采用胶结材料对废石进行胶结，使混凝土挡墙、胶结充填体、井壁原岩形成一个系统的整体受力结构。充填完成后，对预留的充填口进行封堵。封堵完成后对混凝土挡墙墙面受冲击部位安装50mm锰钢板。

施工步骤：

根据在国内各大矿山在溜井治理中的应用实践，确定施工方案如下：

(1)逐步放矿，每2m一个循环，边放矿边锚喷支护，直至加固至第一个托台处，施工第一个托台。

(2)待第一个平台完成施工后继续放矿，仍然按照2m一个循环，边放矿边锚喷支护，直至加固至第二个托台处，施工第二个托台。

(3)待第二个平台完成施工后继续放矿，2m一个循环，边放矿边锚喷支护，直至加固至第三个托台处，施工第三个托台，第三个平台施工前应对第三个平台井筒直径突变处原岩进行平整。

(4)待第三个平台完成施工后，利用吊盘由下而上进行混凝土挡墙的施工，待最下部混凝土挡墙施工完成后，首先对最下端的混凝土挡墙内部进行废石胶结充填。

(5)待最下端的混凝土挡墙结构完成后，提升吊盘至第二个托台处，进行第二个平台的混凝土挡墙的施工及墙后的废石的胶结充填。

(6)待第二个托台处的混凝土挡墙结构完成后，提升吊盘至最上部托台处，进行第最上部平台的混凝土挡墙的施工及墙后的废石的胶结充填。

(7)对三个重点冲击部位进行锰钢板加固。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种溜井治理的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，在井筒内需保护段的围岩壁上设置锚喷支护层；

然后，在井筒内需保护段的下部设置底层钢筋混凝土托台，向上间隔设置一层或多层上层钢筋混凝土托台，相邻的钢筋混凝土托台之间设有钢筋混凝土挡墙，所述锚喷支护层与钢筋混凝土挡墙之间设有废石胶结填充体；

所述底层钢筋混凝土托台坐落在原岩上，所述上层钢筋混凝土托台与围岩壁之间设有预应力锚索，所述锚喷支护层与围岩壁之间设有锚杆。

2.根据权利要求1所述的溜井治理的方法，其特征在于，所述锚杆选用Φ18mm快硬水泥锚杆，锚杆长度为2.5m，锚杆网度为800×800mm；

所述锚喷支护层设有Φ4mm钢丝网，锚喷支护层的厚度为100mm。

3.根据权利要求2所述的溜井治理的方法，其特征在于，井口下第二冲击点处设有第一上层钢筋混凝土托台，井口以下第三冲击点处设有第二上层钢筋混凝土托台，井口下井筒直径突缩处设有底层钢筋混凝土托台。

4.根据权利要求3所述的溜井治理的方法，其特征在于，所述第一上层钢筋混凝土托台的宽度为2m，高度为4m，底部设置成45度瓶状刃角；

所述第二上层钢筋混凝土托台的宽度为3.5m，高度为4m，底部设置成45度瓶状刃角；

所述底层钢筋混凝土托台的宽度为1.5m，高度设置为1m。

5.根据权利要求4所述的溜井治理的方法，其特征在于，在设置托台位置处的围岩壁上设有二次锚固锚杆，托台内的热轧螺纹钢筋与锚杆的外露端进行焊接；

托台底部的瓶状刃角处的围岩壁上向上倾角15°角安装有2～3排所述预应力锚索，每排锚索数n＝18，排间距1m，锚索的长度为18m。

6.根据权利要求5所述的溜井治理的方法，其特征在于，所述钢筋混凝土挡墙的厚度为1000mm，靠近钢筋混凝土托台下部的钢筋混凝土挡墙上预留有填充口。

7.根据权利要求1至6任一项所述的溜井治理的方法，其特征在于，所述钢筋混凝土挡墙墙面受冲击部位安装有锰钢板。

8.根据权利要求7所述的溜井治理的方法，其特征在于，所述锰钢板的厚度为50mm。