司家营铁矿立井和井下溜破系统联合布置方案研究

司家营铁矿立井和井下溜破系统联合布置方案研究

0主井、井塔和斜井3条立井西家英矿区南部项目生产规模为1500万吨a，包括南矿1300万吨a和大贾庄矿200万吨a。矿井采用立井—斜坡道联合开拓运输方式,共布置了12条立井和1条斜坡道,其中南矿段设置了3条主井、2条副井、1条进风井、3条回风井共9条立井。大贾庄矿段布置1条副井、1条进风井、1条回风井共3条立井。3条主井和1号副井布置在南矿段工业地场地内,3条主井相距25m,提升井塔和井下溜破系统采用联合布置。投产时布置了4个阶段水平,分别为-375m回风水平、-350m凿岩水平、-450m出矿水平和-475m运输水平。溜破系统位于-475m运输水平以下,由-535m破碎水平、-588m装载(皮带道)水平、-650m粉矿清理3个水平组成,工程量为53643.0m3。其工程构成为:-535m破碎水平及以上的4条主溜井、4个上部矿仓、4个重板硐室、1个破碎硐室、1条大件道;-588m装载水平及以上的2个下部矿仓和2个下部破碎硐室、1个振动给矿硐室、4条皮带道;-650m粉矿清理水平的3条主井联络道、粉矿清理巷、泵房及变电所、水仓等;此外在-475m至-650m之间还设置了1条电梯井、1条人行通风天井。溜破系统各水平布置见图1。1涂封工工程施工任务该矿山建设的特点是:溜破系统分布在3个水平,工程量较大,相互关系极其复杂,且施工场地狭小,工程之间相互制约较多,硐室断面大,施工难度大,工期长;3条主井相距25m,净直径均为5.6m,位于矿体下盘,距工程中心相对较近,与溜破系统关系密切,均与-588m、-650m水平相通,仅3号主井与-535m水平相连。从施工过程看,3条主井的施工任务比较繁重,既要完成井筒本身施工;还要承担溜破系统施工,并尽可能发挥主井临时绞车的提升能力,承担其他重点水平施工任务,如-350m、-450m水平等;3条主井须全部完成井内永久装备后才能进行地面井塔施工和提升安装与调试。3条主井钢筋混凝土井塔和地下溜破系统采用联合布置,在国内矿山中尚无先例,3条主井不仅要完成本身施工和装备任务,还要承担溜破系统等大量工程施工任务,且须完成3条主井的永久提升系统装备后才能进行地面井塔施工。在建设中,如何优化溜破系统施工顺序、合理分配3条主井的施工任务、缩短主井系统建设工期,是本矿山建设的难点,也是本矿山建设的重点。2井筒内装备落实溜破系统主要由主井承担施工,在完成水平工程后用反井法施工竖向工程,溜破系统主要工程完成后进行井筒内装备,3条井筒内装备完成后再进行永久井塔施工和提升机安装。结合矿山工程量巨大、提升压力大的特点,应尽可能发挥各主井临时改绞后的提升能力,在承担溜破系统施工的同时,适当承担其他水平工程。3作为上分层开采,影响主井提升能力与溜破系统相联系的井筒有3条主井和1号副井共4条井筒,均可承担其施工任务。但与之相通的4条井筒均有较长时间的装备,加之井下场地狭小,难以同时开展多头施工,4条井筒的提升能力难以发挥,同时,溜破系统是制约主井永久提升系统装备的关键所在,决定着矿山投产的时间和建设工期。因此,由哪些井筒承担溜破系统施工任务、怎样组织施工、如何安排施工顺序和承担水平,是溜破系统施工中重点研究的问题。3.1加快施工期的关键水平溜破系统中,-535m水平为破碎机硐室水平,工程量大,施工时间长,也制约了上部矿仓和下部矿仓的施工,是制约溜破系统完成工期的关键水平,必须尽早施工。-588m水平、-650m水平的工程量相对较小,有较多的自由时差,可以滞后一定时间。-475m到-650m水平之间的电梯井、通风天井高度为175m,为降低施工成本和施工难度,分为上中下3段施工。为了施工溜井及矿仓、电梯井、通风天井等竖向工程,在-475m、-535m、-588m、-650m等4个水平均需创造出施工条件。3.2正在施工中的钻井筒的优化3.2.1临时改绞方式3条主井的提升机装备均为3m单滚筒提升机,井筒直径均为5.6m,临时改绞方式均可采用1.1m3单层双车临时罐笼,提升能力也一样大。3条主井中,3号主井进度最快、且与-535m水平大件道相连,2号主井次之,1号主井施工最慢。3.2.2号主井4-400m水平根据-535m水平破碎机硐室水平工程量大、施工时间长和3号主井进度最快,且与-535m水平大件道相连的特点,显然由3号主井承担-535m水平破碎硐室施工最合适。由于1号副井到底后要进行永久提升系统装备,考虑到在装备期间的排水、通风等安全方面问题,1号副井在-650m水平应与其他井筒相通。结合各井筒到底时间,3号主井与1号副井在-650m水平实现贯通的时间最早,所以,3号主井还需承担-650m水平的施工。考虑到3号主井临时改绞后有比较大的提升能力,而且也方便进行多水平提升。从矿山整体出发,除溜破系统外,-450m水平决定着采切工程的完成时间,也是矿山建设的重中之重的工程,必须尽早施工。结合3号主井施工进度快的现状,3号主井还应承担-450m水平施工。3号主井临时改绞后将承担-450m、-535m、-650m三个水平的施工。由于-650m水平的工程量较小,在-650m水平完成后转入-535m水平,在后期承担-450m、-535m两个水平的施工。3号主井要承担3个水平的施工任务,会在一定程度上增加管理难度,组织协调工作量较大。为此确定3号主井在提升时,首先要保证-535m水平施工,其次保证-450m水平施工,最后再承担-650m水平施工。3.2.3登记系统装备和矿山建设工期紧,边坡上挡墙施工技术在明确了3号主井施工任务后,1号主井和2号主井可以有多个组合方案。考虑到溜破系统是矿山建设的重点工程,直接制约着主井永久提升系统装备和矿山建设工期,并且施工难度也较大,虽然-588m水平的工程量不太大,但该水平在溜破系统中处于中间水平,是一个承上启下的水平,决不能放松和忽视,应尽早安排施工。2号主井相比1号井开工早,可以及早施工-588m水平的工程。经过比选,确定2号主井承担-588m水平、-350m水平的工程施工,1号主井独立承担-475m水平施工。3.2.4反井施工前的准备工作a.-535m破碎水平施工顺序首先,3号主井临时改绞并完成大件道施工后,以小断面形式通过破碎机硐室和施工副井联络巷,尽早形成3号主井与1号副井的贯通。其次,3号主井与1号副井贯通后,进行破碎机硐室施工,并同时完成除尘硐室、操作硐室、人行天井联络巷等工程施工。再次,破碎机硐室完成后,安排2个队同时交叉进行4个板式给矿机硐室施工,2个为一组,由1个队进行平行交叉作业同步施工。考虑到该硐室需要与上部矿仓一起进行永久支护,将掘进与永久支护分步实施。临时支护初步确定采用喷射50～70mm的砼,但在具体施工时应视岩层情况及时调整。最后,板式给矿机硐室完成后,采用反井施工方法,及时进行上部矿仓、主溜井、斜溜脖的施工。上部矿仓与主溜井一起施工并刷大到设计断面后进行临时支护。这部分工程相对较独立,相互影响也较小,4个溜井同时进行施工。掘进完成后,与重板给矿机硐室一起进行永久支护,永久支护工作自下而上一次完成。在反井施工前做好各项准备工作,主要是在施工前完成-475m水平主溜井上口的工程准备。-535m水平及以上溜破系统工程是制约3号主井临时提升停止和主井永久提升系统装备的前提条件,这一线路是主井区的第一关键工程,也是矿山建设关键线路上的工程。b.-588m装载水平-588m水平为皮带道水平,也是一个承上启下的水平,包括4条皮带道和一个工程量较大的振动给矿机硐室,施工难度和工程量较大。施工中需要与上、下部工程紧密配合,特别是要配合下部矿仓和破碎硐室下部的掘进与支护,是一个时间性和关系性非常强的重点工程,在下部矿仓施工前,完成皮带道、振动给矿机硐室的施工。c.-650m水平-650m水平为粉矿清理水平,工程量小,工期较短。与其他水平相关的工程是电梯井通道和人行天井通道。其完成时间的紧迫性不是太强,时间空间较大。3号主进井改绞后进行该水平施工。d.人行天井和粉矿清理电梯井粉矿清理电梯井指-475m水平到-650m水平段的施工,施工总段高为175m,由于段高较大,应结合各水平分3段进行施工,各段的划分段高自上而下依次为60m、53m、62m。人行天井指-375m水平到-650m水平段的施工,施工总段高为275m,由于段高较大,应结合各水平分五段进行施工,各段高自上而下依次为75m、25m、60m、53m、62m。粉矿清理电梯井与人行天井采用自上而下的施工顺序,也可以采用自下而上的施工顺序。根据与溜破系统有关的-475m、-535m、-588m、-650m等4个水平的施工安排,确定粉矿清理电梯井、人行天井(-475m至-650m段)采用自下而上分3段施工的方案,即:先通过-650m水平施工-588～-650m下段天井,再通过-588m水平施工-535～-588m中段天井,最后通过-535m水平施工-475～-535m上段天井,每段天井采用自下而上的反井施工方法。人行天井(-475m至-375m段)采用自下而上分两段施工。4主井开始安装标志4.1号主井开始井内装备3号主井在-535m水平完成破碎机硐室、与1号副井贯通工程、4个板式给矿机硐室、4条主溜井及4个上部矿仓、电梯井及人行天井上段的施工任务后,在-535m水平也形成了较大的空间,具备了下大件的条件,完成下大件后,3号主井就可转入井筒内的永久装备。即:完成-535m水平及以上溜破系统工程并下完大件,这是3号主井开始井内装备的标志。2号主井完成-588m水平的振动给矿硐室、天井中段、下段等工程是进行2号主井井内装备的制约条件,完成该部分工程是2号主井开始井内装备的标志。由于该部分工程量较小,工期较短,具备了先进行装备的条件。1号主井主要承担-475m水平工程,没有明显开始装备时间标志,为了让1号主井承担更多的井巷工程,安排与3号主井同时进行装备。4.23顺序与平行相结合的方案3条主井井筒相互独立,地面井塔又为一体,各井筒内装备顺序可以有多个组合方案。根据确定的各主井井筒临时改绞后承担工程的内容、范围、各工程重要性、完成承担工程的时间、开始装备的标志等,采用顺序与平行相结合的装备方案。即:2号主井与1、3号主井顺序装备,1、3号主井平行装备,先进行2号主井井内装备,完成后进行1号主井和3号主井装备。3条主井的井