焦家金矿塌方溜井修复方案研究

焦家矿区 3 号溜井承担−630 m 中段及以上的矿石运输功能，在使用过程中溜井出现大范围塌方，若井壁岩体继续垮塌，极有可能造成上部轨道及基础不均匀沉降，影响整个运输系统的运行。该溜井为焦家矿区主溜井，若出现塌方将直接影响深部矿石转运，造成停产。为了防止其进一步垮塌而导致对周围工程产生影响，对其塌落机理进行研究并提出合理的支护方案。

溜井设计直径 2.5 m，2016 年该溜井在−645 m标高段被砸成蜂窝状，垮落位置最宽可达 5 m，由于溜井垮落影响矿石品位且溜井下口堵塞等一系列问题，2016 年对该溜井塌落区域进行了一次加固修复，采用预埋铁板整体浇筑的方式。使用约 3 a的钢轨脱落堵塞溜井下口，两帮出现不同程度塌方，目前，溜井被破坏的程度逐步扩大，最大宽度主要集中在−645 m 标高附近，呈椭圆形，损坏最大部位宽度超过 6.5 m。为确保正确了解塌落位置将矿石放空，对溜井内部运用三维激光扫描仪进行扫描，结果见图 1。该溜井总长度 35 m，直径 2.5 m，扫描高度范围是−630~−665 m 水平。

2 塌落原因分析

造成溜井损坏的原因很多，通过对现场地质情况调查及各项原因分析，认为溜井的破坏原因主要有两点。

(1)现场岩石条件差。为充分弄清溜井内部岩石力学相关参数，对溜井内部两帮塌落区域附近进行调查分析，运用 RMR 分类法对该溜井两帮岩石进行了岩体质量分级，得出该溜井两帮岩体质量等级为Ⅳ级，岩体稳定性极差;通过现场调查可知两帮围岩节理裂隙较多，间距较小，因此非常发育，大部分区段呈碎裂状极不稳固，其稳定性主要受节理裂隙和构造控制。

(2)矿石下放过程中对溜井产生的冲击力是造成溜井两帮塌落的主要原因。矿石在矿仓中的运行轨迹是抛物线，根据落点位置受力情况分析，受力点极易造成破坏，导致前期预埋导轨脱落。假设矿石按水平速度 2 m/s 下放，矿石在矿仓冲击点主要集中在距溜井顶部 10 m 处，按初始水平速度 8m/s 计算，进而分析矿石与原矿仓井壁的冲击范围。

3 修复方案

3.1 现场情况调查

为准确掌握该溜井岩石稳定性状况，采用测线法对该溜井岩体节理裂隙进行调查分析。通过现场节理裂隙调查，以节理走向的形式呈现出不同水平的节理组数、特点及方向。现场结构面状况的调查结果见表 1。

3.2 岩体 RMR 分级

RMR 值主要由岩块强度 R1、节理间距 R3、RQ值 R2、地下水 R5、节理条件 R4 及节理走向 R6 组成。并通过现场实际对参数进行修正，得到符合现场实际的岩石质量分级情况，见表 2。根据表2结果应选择岩体级别为Ⅳ，RMR=21～40 的溜井进行支护设计，结合矿山自身材料设备情况，溜井两帮采用锚和金属网锚喷支护，其中锚杆长度为 2 m，间距 2 m，喷射混凝土厚度 100 mm。

3.3 现场施工

采用两阶段施工法，将矿石填满整个溜井，在溜井底部搭设木板，形成溜井修复平台，通过制作安装简易龙门架、吊桶、保护伞、稳车等提升设施，让人员通过吊桶进入井筒内施工。

3.3.1 施工组织

该修复工程采用 3 班循环作业，分为 3 个班组，一班负责对两帮进行初支护，一班进行锚杆加工，钢筋加工支护，一班负责浇筑。现场施工场地比较宽阔，可以实现循环作业。

3.3.2 一阶段施工

一阶段进行两帮初支护，将矿石填满整个溜井，然后逐步放矿，每次放矿高度 2 m，作为初步支护工作平台，首先将两帮毛石撬净，按照岩石力学分级结果提供的支护方式进行两帮打锚杆，锚杆用树脂锚杆，长度为 2 m，间距为 2 m，然后挂网喷浆，喷浆厚度 100 mm。在巷道最大受力点附近，施工 2 排 3 根管缝式锚杆，长度选取 2.5 m，排距0.5 m，根据现场巷道塌方情况，插入巷道一帮内部0.5 m，外漏 2 m，一段与原溜井巷道一帮一致。在巷道帮测，对该锚杆焊接高强度锰板。

3.3.3 二阶段施工

二阶段对塌方空区进行最终浇筑支护，在两帮初支护完毕的基础上，安全确认后进行钢筋网编制，要求采用 Φ6 mm 的钢筋编织钢筋网，网度为100 mm×100 mm，每次绑扎高度为 2 m。将外漏的锚杆和高强度锰钢板支模与内部钢筋网焊接使其成为一体，能够有一定的支撑力，分段进行支模板浇筑，分度高度 2 m，浇筑混凝土为 C40，直至完全修复。其中一阶段与二阶段交替施工，一方面增加最大受力点的抗冲击能力，另一方面使其高强度锰钢板与锚杆连接避免高强度锰板脱落，充分发挥其最大作用。