專利名稱：一種地下礦山主溜井的加固方法
技術領域：
本發明屬于采礦工程領域，特別涉及一種地下礦山主溜井發生嚴重垮冒的加 固方法。
技術背景地下礦山的溜破系統主要包括主溜井、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鍵咽喉要道。主溜井直徑一般設計為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。主溜井修復常規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 上解決溜破系統的長期穩定問題。 發明內容本發明的目的是針對地下礦山主溜井發生嚴重垮冒的問題，設計一種加固方 法，既能改善主溜井的受力狀態，減小礦石對溜井結構的沖擊，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，并確保溜破系統的長期穩定。一種地下礦山主溜井的加固方法，加固結構稱為"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—支托結構；4一高壓灌漿 預應力錨桿；5 —抗剪錨桿；6 —噴射混凝土噴層；7 —箱式鋼筋混凝土結構承載 梁。設計步驟為(1) 首先，在主溜井放礦過程中，采用全長粘結式抗剪錨桿5和噴射混凝土 噴層6對溜井圍巖體進行加固，以確保井筒內施工人員的安全。抗剪錨桿5選用 普通螺紋鋼，幾何參數為長度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，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構。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)采用高壓灌漿預應力錨固技術完成"托斗法"底部的支托結構3，將漏斗結構托住，高壓灌漿預應力錨固技術又進一步加固了井壁圍巖內部，使之在溜井 中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內加固的強力支撐結構，保證主溜井的長期穩定。高壓灌漿預應力錨桿4的參數是錨固段長度大于10m、錨桿間距為 2 2.5m、水灰比為0.75:1、預應力值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構承載梁7完成卸礦硐室底板的修復。由于卸礦硐室 的卸礦結構全部垮落，修復結構沒有承力的基礎。采用8 10根16()工字鋼支撐 搭橋跨過塌落區，兩端支座固定在基巖上的深度不少于2m，在此基礎上進行配 筋和混凝土的澆筑，形成一個完整的箱式卸礦結構，再經過邊墻與下部的漏斗結 構聯成整體。箱式鋼筋混凝土結構承載梁的最大特點是可以減輕自身的重量，對 穩定有利。本發明的特點是既能改善主溜井的受力狀態，減小礦石對溜井結構的沖擊， 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 的長期穩定。
圖1 "托斗法"加固主溜井結構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水平發生垮塌，溜井斷面由原設計的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"結構形式進行了加固，具體的參數是 (l)采用全長粘結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 漏斗狀結構。(3) 采用高壓灌漿預應力錨固技術完成支托結構的加固。預應力錨桿的參數 是錨固段長度10m、錨桿間距為2m、水灰比為0.75:1、預應力值350KN，錨 桿為直徑32mm的精軋螺紋鋼。(4) 箱式鋼筋混凝土結構承載梁中16()工字鋼的數量為8根，兩端支座固定在 基巖上的深度為2.5m。實施"托斗法"結構最主要的特點是(1) 取消了-360m水平下部分支斜溜道的恢復，使斜坡過渡段變為垂直平底過 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，節省混凝土澆注工程量 1600m3，節約直接工程投資455萬元，縮短施工工期1.5年。
權利要求
1.一種地下礦山主溜井的加固方法，加固結構稱為“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)、支托結構(3)、高壓灌漿預應力錨桿(4)、抗剪錨桿(5)、噴射混凝土噴層(6)、箱式鋼筋混凝土結構承載梁(7)；設計步驟為(a)首先，在主溜井放礦過程中，采用全長粘結式抗剪錨桿(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，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構；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)采用高壓灌漿預應力錨固技術完成“托斗法”底部的支托結構(3)，將漏斗結構托住，高壓灌漿預應力錨固技術又進一步加固了井壁圍巖內部，使之在溜井中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內加固的強力支撐結構，保證主溜井的長期穩定；高壓灌漿預應力錨桿(4)的參數是錨固段長度大于10m、錨桿間距為2～2.5m、水灰比為0.75∶1、預應力值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構承載梁(7)完成卸礦硐室底板的修復；修復采用8～10根I60工字鋼支撐搭橋跨過塌落區，兩端支座固定在基巖上的深度不少于2m，在此基礎上進行配筋和混凝土的澆筑，形成一個完整的箱式卸礦結構，再經過邊墻與下部的漏斗結構聯成整體。
全文摘要
一種地下礦山主溜井發生的加固方法，屬于采礦工程領域。加固過程為1.在主溜井放礦過程全長粘結式抗剪錨桿(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，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.采用高壓灌漿預應力錨固技術將漏斗結構托住，在溜井中部與鋼筋混凝土支撐柱一起形成外強撐內加固的強力支撐結構，保證主溜井的長期穩定。4.采用箱式鋼筋混凝土結構承載梁(7)完成卸礦硐室底板的修復。本發明既能改善主溜井的受力狀態，減小礦石對溜井結構的沖擊，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 優先權日2007年9月19日
發明者匡忠祥, 吳順川, 宋衛東, 高永濤 申請人:北京科技大學