專利名稱：一種地下礦山主溜井的加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦工程領(lǐng)域，特別涉及一種地下礦山主溜井發(fā)生嚴(yán)重垮冒的加 固方法。
技術(shù)背景地下礦山的溜破系統(tǒng)主要包括主溜井、卸礦硐室以及破碎硐室。主溜井是儲 存礦石和運搬至地表的關(guān)鍵咽喉要道。主溜井直徑一般設(shè)計為5m2，由于卸礦過 程中無法避免礦石對主溜井井壁的沖擊和磨損，極易造成垮冒，嚴(yán)重垮冒時面積 可達100i^以上，甚至斜溜槽、卸礦硐室的頂板和底板也完全垮塌。主溜井修復(fù)常規(guī)方法有片石混凝土整體澆灌，該方法不僅工程量大、工期長、 投資高，而且加固后仍不可避免地受到溜放礦石的沖擊而過早破壞，無法從根本 上解決溜破系統(tǒng)的長期穩(wěn)定問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對地下礦山主溜井發(fā)生嚴(yán)重垮冒的問題，設(shè)計一種加固方 法，既能改善主溜井的受力狀態(tài)，減小礦石對溜井結(jié)構(gòu)的沖擊，又能縮短施工工 期，降低工程費用，提高溜井容量及運搬能力，并確保溜破系統(tǒng)的長期穩(wěn)定。一種地下礦山主溜井的加固方法，加固結(jié)構(gòu)稱為"托斗法"，共由7個部分 組成，分別是l一鋼筋混凝土支撐柱；2 —放礦井；3—支托結(jié)構(gòu)；4一高壓灌漿 預(yù)應(yīng)力錨桿；5 —抗剪錨桿；6 —噴射混凝土噴層；7 —箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載 梁。設(shè)計步驟為(1) 首先，在主溜井放礦過程中，采用全長粘結(jié)式抗剪錨桿5和噴射混凝土 噴層6對溜井圍巖體進行加固，以確保井筒內(nèi)施工人員的安全。抗剪錨桿5選用 普通螺紋鋼，幾何參數(shù)為長度1.8 2.5m，直徑18 22mm。噴射混凝土噴層6 的厚度為50 100mm。(2) 在距離卸礦硐室底板25 35米下部位置停止放礦，開始向上構(gòu)筑一個中
心漏斗口直徑3m、高8 10m的鋼筋混凝土支撐柱l，以鋼筋混凝土支撐柱平臺 為基礎(chǔ)，向上沿塌落井壁澆注厚度300-500 mm、高度不低于卸礦硐室底板的鋼 筋混凝土護壁，形成以井筒為漏斗口的漏斗狀結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土支撐柱起到支撐 井壁作用，將溜井分為上下兩部分，其上部由崩落礦石墊層形成緩沖層和漏斗。 放礦井2位于原溜井部位，并貫穿鋼筋混凝土支撐柱的水平面以便流放礦石至下 部。(3)采用高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)完成"托斗法"底部的支托結(jié)構(gòu)3，將漏斗結(jié)構(gòu)托住，高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)又進一步加固了井壁圍巖內(nèi)部，使之在溜井 中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內(nèi)加固的強力支撐結(jié)構(gòu)，保證主溜井的長期穩(wěn)定。高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨桿4的參數(shù)是錨固段長度大于10m、錨桿間距為 2 2.5m、水灰比為0.75:1、預(yù)應(yīng)力值350 400KN，錨桿為直徑32 40mm的精 軋螺紋鋼。(4)采用箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁7完成卸礦硐室底板的修復(fù)。由于卸礦硐室 的卸礦結(jié)構(gòu)全部垮落，修復(fù)結(jié)構(gòu)沒有承力的基礎(chǔ)。采用8 10根16()工字鋼支撐 搭橋跨過塌落區(qū)，兩端支座固定在基巖上的深度不少于2m，在此基礎(chǔ)上進行配 筋和混凝土的澆筑，形成一個完整的箱式卸礦結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過邊墻與下部的漏斗結(jié) 構(gòu)聯(lián)成整體。箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁的最大特點是可以減輕自身的重量，對 穩(wěn)定有利。本發(fā)明的特點是既能改善主溜井的受力狀態(tài)，減小礦石對溜井結(jié)構(gòu)的沖擊， 又能縮短施工工期，降低工程費用，提高溜井容量及運搬能力，并確保溜破系統(tǒng) 的長期穩(wěn)定。


圖1 "托斗法"加固主溜井結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
某鐵礦兩條主溜井(1#和2#主溜井)各自長160m，水平距離24m。其中，2# 主溜井在-360m水平發(fā)生垮塌，溜井?dāng)嗝嬗稍O(shè)計的4.9m2，垮冒至100m2，垮 冒總量達到5500m3，與1#主溜井之間的水平距離只有15.6m。2#主溜井采用"托斗法"結(jié)構(gòu)形式進行了加固，具體的參數(shù)是 (l)采用全長粘結(jié)式抗剪錨桿和噴射混凝土對溜井圍巖體進行了加固。錨桿
選用普通螺紋鋼，幾何參數(shù)為長度1.8m，直徑22mm，噴射混凝土厚度為70mm。(2) 在-388米水平開始向上構(gòu)筑一個漏斗口直徑3m、高8.4m的鋼筋混凝土 支撐柱，向上沿塌落井壁澆注厚度300mm鋼筋混凝土，形成以井筒為漏斗口的 漏斗狀結(jié)構(gòu)。(3) 采用高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)完成支托結(jié)構(gòu)的加固。預(yù)應(yīng)力錨桿的參數(shù) 是錨固段長度10m、錨桿間距為2m、水灰比為0.75:1、預(yù)應(yīng)力值350KN，錨 桿為直徑32mm的精軋螺紋鋼。(4) 箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁中16()工字鋼的數(shù)量為8根，兩端支座固定在 基巖上的深度為2.5m。實施"托斗法"結(jié)構(gòu)最主要的特點是(1) 取消了-360m水平下部分支斜溜道的恢復(fù)，使斜坡過渡段變?yōu)榇怪逼降走^ 渡段，從-360m水平卸下的礦石直接砸在平底過渡段近6m粉礦墊層上面，有效 降低了礦石對井壁的沖擊破壞程度。(2) 提高溜井容量10倍，充分發(fā)揮了主溜井的功能。(3)減少了-388m水平以下40多米井筒圍巖的加固，節(jié)省混凝土澆注工程量 1600m3，節(jié)約直接工程投資455萬元，縮短施工工期1.5年。
權(quán)利要求
1.一種地下礦山主溜井的加固方法，加固結(jié)構(gòu)稱為“托斗法”，其特征加固由7個部分組成，分別是鋼筋混凝土支撐柱(1)、放礦井(2)、支托結(jié)構(gòu)(3)、高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨桿(4)、抗剪錨桿(5)、噴射混凝土噴層(6)、箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁(7)；設(shè)計步驟為(a)首先，在主溜井放礦過程中，采用全長粘結(jié)式抗剪錨桿(5)和噴射混凝土噴層(6)對溜井圍巖體進行加固；抗剪錨桿(5)選用普通螺紋鋼，幾何參數(shù)為長度1.8～2.5m，直徑18～22mm；噴射混凝土噴層(6)的厚度為50～100mm；(b)在距離卸礦硐室底板25～35米下部位置停止放礦，開始向上構(gòu)筑一個中心漏斗口直徑3m、高8～10m的鋼筋混凝土支撐柱(1)，以鋼筋混凝土支撐柱平臺為基礎(chǔ)，向上沿塌落井壁澆注厚度300～500mm、高度不低于卸礦硐室底板的鋼筋混凝土護壁，形成以井筒為漏斗口的漏斗狀結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土支撐柱起到支撐井壁作用，將溜井分為上下兩部分，其上部由崩落礦石墊層形成緩沖層和漏斗；放礦井(2)位于原溜井部位，并貫穿鋼筋混凝土支撐柱的水平面以便流放礦石至下部；(c)采用高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)完成“托斗法”底部的支托結(jié)構(gòu)(3)，將漏斗結(jié)構(gòu)托住，高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)又進一步加固了井壁圍巖內(nèi)部，使之在溜井中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內(nèi)加固的強力支撐結(jié)構(gòu)，保證主溜井的長期穩(wěn)定；高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨桿(4)的參數(shù)是錨固段長度大于10m、錨桿間距為2～2.5m、水灰比為0.75∶1、預(yù)應(yīng)力值350～400KN，錨桿為直徑32～40mm的精軋螺紋鋼；(d)采用箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁(7)完成卸礦硐室底板的修復(fù)；修復(fù)采用8～10根I60工字鋼支撐搭橋跨過塌落區(qū)，兩端支座固定在基巖上的深度不少于2m，在此基礎(chǔ)上進行配筋和混凝土的澆筑，形成一個完整的箱式卸礦結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過邊墻與下部的漏斗結(jié)構(gòu)聯(lián)成整體。
全文摘要
一種地下礦山主溜井發(fā)生的加固方法，屬于采礦工程領(lǐng)域。加固過程為1.在主溜井放礦過程全長粘結(jié)式抗剪錨桿(5)和噴射混凝土噴層(6)對溜井圍巖體進行加固。2.在距離卸礦硐室底板25～35米下部位置向上構(gòu)筑一個中心漏斗口直徑3m、高8～10m的鋼筋混凝土支撐柱(1)，以支撐柱平臺為基礎(chǔ)，向上沿塌落井壁澆注厚度300～500mm、高度不低于卸礦硐室底板的鋼筋混凝土護壁。3.采用高壓灌漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)將漏斗結(jié)構(gòu)托住，在溜井中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內(nèi)加固的強力支撐結(jié)構(gòu)，保證主溜井的長期穩(wěn)定。4.采用箱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載梁(7)完成卸礦硐室底板的修復(fù)。本發(fā)明既能改善主溜井的受力狀態(tài)，減小礦石對溜井結(jié)構(gòu)的沖擊，又能縮短施工工期，降低工程費用，提高溜井容量及運搬能力。
文檔編號E21D21/00GK101117888SQ20071012199
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者匡忠祥, 吳順川, 宋衛(wèi)東, 高永濤 申請人:北京科技大學(xué)