司家營(yíng)鐵礦立井和井下溜破系統(tǒng)聯(lián)合布置方案研究

司家營(yíng)鐵礦立井和井下溜破系統(tǒng)聯(lián)合布置方案研究

0主井、井塔和斜井3條立井西家英礦區(qū)南部項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模為1500萬(wàn)噸a，包括南礦1300萬(wàn)噸a和大賈莊礦200萬(wàn)噸a。礦井采用立井—斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方式,共布置了12條立井和1條斜坡道,其中南礦段設(shè)置了3條主井、2條副井、1條進(jìn)風(fēng)井、3條回風(fēng)井共9條立井。大賈莊礦段布置1條副井、1條進(jìn)風(fēng)井、1條回風(fēng)井共3條立井。3條主井和1號(hào)副井布置在南礦段工業(yè)地場(chǎng)地內(nèi),3條主井相距25m,提升井塔和井下溜破系統(tǒng)采用聯(lián)合布置。投產(chǎn)時(shí)布置了4個(gè)階段水平,分別為-375m回風(fēng)水平、-350m鑿巖水平、-450m出礦水平和-475m運(yùn)輸水平。溜破系統(tǒng)位于-475m運(yùn)輸水平以下,由-535m破碎水平、-588m裝載(皮帶道)水平、-650m粉礦清理3個(gè)水平組成,工程量為53643.0m3。其工程構(gòu)成為:-535m破碎水平及以上的4條主溜井、4個(gè)上部礦倉(cāng)、4個(gè)重板硐室、1個(gè)破碎硐室、1條大件道;-588m裝載水平及以上的2個(gè)下部礦倉(cāng)和2個(gè)下部破碎硐室、1個(gè)振動(dòng)給礦硐室、4條皮帶道;-650m粉礦清理水平的3條主井聯(lián)絡(luò)道、粉礦清理巷、泵房及變電所、水倉(cāng)等;此外在-475m至-650m之間還設(shè)置了1條電梯井、1條人行通風(fēng)天井。溜破系統(tǒng)各水平布置見(jiàn)圖1。1涂封工工程施工任務(wù)該礦山建設(shè)的特點(diǎn)是:溜破系統(tǒng)分布在3個(gè)水平,工程量較大,相互關(guān)系極其復(fù)雜,且施工場(chǎng)地狹小,工程之間相互制約較多,硐室斷面大,施工難度大,工期長(zhǎng);3條主井相距25m,凈直徑均為5.6m,位于礦體下盤(pán),距工程中心相對(duì)較近,與溜破系統(tǒng)關(guān)系密切,均與-588m、-650m水平相通,僅3號(hào)主井與-535m水平相連。從施工過(guò)程看,3條主井的施工任務(wù)比較繁重,既要完成井筒本身施工;還要承擔(dān)溜破系統(tǒng)施工,并盡可能發(fā)揮主井臨時(shí)絞車(chē)的提升能力,承擔(dān)其他重點(diǎn)水平施工任務(wù),如-350m、-450m水平等;3條主井須全部完成井內(nèi)永久裝備后才能進(jìn)行地面井塔施工和提升安裝與調(diào)試。3條主井鋼筋混凝土井塔和地下溜破系統(tǒng)采用聯(lián)合布置,在國(guó)內(nèi)礦山中尚無(wú)先例,3條主井不僅要完成本身施工和裝備任務(wù),還要承擔(dān)溜破系統(tǒng)等大量工程施工任務(wù),且須完成3條主井的永久提升系統(tǒng)裝備后才能進(jìn)行地面井塔施工。在建設(shè)中,如何優(yōu)化溜破系統(tǒng)施工順序、合理分配3條主井的施工任務(wù)、縮短主井系統(tǒng)建設(shè)工期,是本礦山建設(shè)的難點(diǎn),也是本礦山建設(shè)的重點(diǎn)。2井筒內(nèi)裝備落實(shí)溜破系統(tǒng)主要由主井承擔(dān)施工,在完成水平工程后用反井法施工豎向工程,溜破系統(tǒng)主要工程完成后進(jìn)行井筒內(nèi)裝備,3條井筒內(nèi)裝備完成后再進(jìn)行永久井塔施工和提升機(jī)安裝。結(jié)合礦山工程量巨大、提升壓力大的特點(diǎn),應(yīng)盡可能發(fā)揮各主井臨時(shí)改絞后的提升能力,在承擔(dān)溜破系統(tǒng)施工的同時(shí),適當(dāng)承擔(dān)其他水平工程。3作為上分層開(kāi)采,影響主井提升能力與溜破系統(tǒng)相聯(lián)系的井筒有3條主井和1號(hào)副井共4條井筒,均可承擔(dān)其施工任務(wù)。但與之相通的4條井筒均有較長(zhǎng)時(shí)間的裝備,加之井下場(chǎng)地狹小,難以同時(shí)開(kāi)展多頭施工,4條井筒的提升能力難以發(fā)揮,同時(shí),溜破系統(tǒng)是制約主井永久提升系統(tǒng)裝備的關(guān)鍵所在,決定著礦山投產(chǎn)的時(shí)間和建設(shè)工期。因此,由哪些井筒承擔(dān)溜破系統(tǒng)施工任務(wù)、怎樣組織施工、如何安排施工順序和承擔(dān)水平,是溜破系統(tǒng)施工中重點(diǎn)研究的問(wèn)題。3.1加快施工期的關(guān)鍵水平溜破系統(tǒng)中,-535m水平為破碎機(jī)硐室水平,工程量大,施工時(shí)間長(zhǎng),也制約了上部礦倉(cāng)和下部礦倉(cāng)的施工,是制約溜破系統(tǒng)完成工期的關(guān)鍵水平,必須盡早施工。-588m水平、-650m水平的工程量相對(duì)較小,有較多的自由時(shí)差,可以滯后一定時(shí)間。-475m到-650m水平之間的電梯井、通風(fēng)天井高度為175m,為降低施工成本和施工難度,分為上中下3段施工。為了施工溜井及礦倉(cāng)、電梯井、通風(fēng)天井等豎向工程,在-475m、-535m、-588m、-650m等4個(gè)水平均需創(chuàng)造出施工條件。3.2正在施工中的鉆井筒的優(yōu)化3.2.1臨時(shí)改絞方式3條主井的提升機(jī)裝備均為3m單滾筒提升機(jī),井筒直徑均為5.6m,臨時(shí)改絞方式均可采用1.1m3單層雙車(chē)臨時(shí)罐籠,提升能力也一樣大。3條主井中,3號(hào)主井進(jìn)度最快、且與-535m水平大件道相連,2號(hào)主井次之,1號(hào)主井施工最慢。3.2.2號(hào)主井4-400m水平根據(jù)-535m水平破碎機(jī)硐室水平工程量大、施工時(shí)間長(zhǎng)和3號(hào)主井進(jìn)度最快,且與-535m水平大件道相連的特點(diǎn),顯然由3號(hào)主井承擔(dān)-535m水平破碎硐室施工最合適。由于1號(hào)副井到底后要進(jìn)行永久提升系統(tǒng)裝備,考慮到在裝備期間的排水、通風(fēng)等安全方面問(wèn)題,1號(hào)副井在-650m水平應(yīng)與其他井筒相通。結(jié)合各井筒到底時(shí)間,3號(hào)主井與1號(hào)副井在-650m水平實(shí)現(xiàn)貫通的時(shí)間最早,所以,3號(hào)主井還需承擔(dān)-650m水平的施工?？紤]到3號(hào)主井臨時(shí)改絞后有比較大的提升能力,而且也方便進(jìn)行多水平提升。從礦山整體出發(fā),除溜破系統(tǒng)外,-450m水平?jīng)Q定著采切工程的完成時(shí)間,也是礦山建設(shè)的重中之重的工程,必須盡早施工。結(jié)合3號(hào)主井施工進(jìn)度快的現(xiàn)狀,3號(hào)主井還應(yīng)承擔(dān)-450m水平施工。3號(hào)主井臨時(shí)改絞后將承擔(dān)-450m、-535m、-650m三個(gè)水平的施工。由于-650m水平的工程量較小,在-650m水平完成后轉(zhuǎn)入-535m水平,在后期承擔(dān)-450m、-535m兩個(gè)水平的施工。3號(hào)主井要承擔(dān)3個(gè)水平的施工任務(wù),會(huì)在一定程度上增加管理難度,組織協(xié)調(diào)工作量較大。為此確定3號(hào)主井在提升時(shí),首先要保證-535m水平施工,其次保證-450m水平施工,最后再承擔(dān)-650m水平施工。3.2.3登記系統(tǒng)裝備和礦山建設(shè)工期緊,邊坡上擋墻施工技術(shù)在明確了3號(hào)主井施工任務(wù)后,1號(hào)主井和2號(hào)主井可以有多個(gè)組合方案?？紤]到溜破系統(tǒng)是礦山建設(shè)的重點(diǎn)工程,直接制約著主井永久提升系統(tǒng)裝備和礦山建設(shè)工期,并且施工難度也較大,雖然-588m水平的工程量不太大,但該水平在溜破系統(tǒng)中處于中間水平,是一個(gè)承上啟下的水平,決不能放松和忽視,應(yīng)盡早安排施工。2號(hào)主井相比1號(hào)井開(kāi)工早,可以及早施工-588m水平的工程。經(jīng)過(guò)比選,確定2號(hào)主井承擔(dān)-588m水平、-350m水平的工程施工,1號(hào)主井獨(dú)立承擔(dān)-475m水平施工。3.2.4反井施工前的準(zhǔn)備工作a.-535m破碎水平施工順序首先,3號(hào)主井臨時(shí)改絞并完成大件道施工后,以小斷面形式通過(guò)破碎機(jī)硐室和施工副井聯(lián)絡(luò)巷,盡早形成3號(hào)主井與1號(hào)副井的貫通。其次,3號(hào)主井與1號(hào)副井貫通后,進(jìn)行破碎機(jī)硐室施工,并同時(shí)完成除塵硐室、操作硐室、人行天井聯(lián)絡(luò)巷等工程施工。再次,破碎機(jī)硐室完成后,安排2個(gè)隊(duì)同時(shí)交叉進(jìn)行4個(gè)板式給礦機(jī)硐室施工,2個(gè)為一組,由1個(gè)隊(duì)進(jìn)行平行交叉作業(yè)同步施工。考慮到該硐室需要與上部礦倉(cāng)一起進(jìn)行永久支護(hù),將掘進(jìn)與永久支護(hù)分步實(shí)施。臨時(shí)支護(hù)初步確定采用噴射50～70mm的砼,但在具體施工時(shí)應(yīng)視巖層情況及時(shí)調(diào)整。最后,板式給礦機(jī)硐室完成后,采用反井施工方法,及時(shí)進(jìn)行上部礦倉(cāng)、主溜井、斜溜脖的施工。上部礦倉(cāng)與主溜井一起施工并刷大到設(shè)計(jì)斷面后進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。這部分工程相對(duì)較獨(dú)立,相互影響也較小,4個(gè)溜井同時(shí)進(jìn)行施工。掘進(jìn)完成后,與重板給礦機(jī)硐室一起進(jìn)行永久支護(hù),永久支護(hù)工作自下而上一次完成。在反井施工前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,主要是在施工前完成-475m水平主溜井上口的工程準(zhǔn)備。-535m水平及以上溜破系統(tǒng)工程是制約3號(hào)主井臨時(shí)提升停止和主井永久提升系統(tǒng)裝備的前提條件,這一線(xiàn)路是主井區(qū)的第一關(guān)鍵工程,也是礦山建設(shè)關(guān)鍵線(xiàn)路上的工程。b.-588m裝載水平-588m水平為皮帶道水平,也是一個(gè)承上啟下的水平,包括4條皮帶道和一個(gè)工程量較大的振動(dòng)給礦機(jī)硐室,施工難度和工程量較大。施工中需要與上、下部工程緊密配合,特別是要配合下部礦倉(cāng)和破碎硐室下部的掘進(jìn)與支護(hù),是一個(gè)時(shí)間性和關(guān)系性非常強(qiáng)的重點(diǎn)工程,在下部礦倉(cāng)施工前,完成皮帶道、振動(dòng)給礦機(jī)硐室的施工。c.-650m水平-650m水平為粉礦清理水平,工程量小,工期較短。與其他水平相關(guān)的工程是電梯井通道和人行天井通道。其完成時(shí)間的緊迫性不是太強(qiáng),時(shí)間空間較大。3號(hào)主進(jìn)井改絞后進(jìn)行該水平施工。d.人行天井和粉礦清理電梯井粉礦清理電梯井指-475m水平到-650m水平段的施工,施工總段高為175m,由于段高較大,應(yīng)結(jié)合各水平分3段進(jìn)行施工,各段的劃分段高自上而下依次為60m、53m、62m。人行天井指-375m水平到-650m水平段的施工,施工總段高為275m,由于段高較大,應(yīng)結(jié)合各水平分五段進(jìn)行施工,各段高自上而下依次為75m、25m、60m、53m、62m。粉礦清理電梯井與人行天井采用自上而下的施工順序,也可以采用自下而上的施工順序。根據(jù)與溜破系統(tǒng)有關(guān)的-475m、-535m、-588m、-650m等4個(gè)水平的施工安排,確定粉礦清理電梯井、人行天井(-475m至-650m段)采用自下而上分3段施工的方案,即:先通過(guò)-650m水平施工-588～-650m下段天井,再通過(guò)-588m水平施工-535～-588m中段天井,最后通過(guò)-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)采用自下而上分兩段施工。4主井開(kāi)始安裝標(biāo)志4.1號(hào)主井開(kāi)始井內(nèi)裝備3號(hào)主井在-535m水平完成破碎機(jī)硐室、與1號(hào)副井貫通工程、4個(gè)板式給礦機(jī)硐室、4條主溜井及4個(gè)上部礦倉(cāng)、電梯井及人行天井上段的施工任務(wù)后,在-535m水平也形成了較大的空間,具備了下大件的條件,完成下大件后,3號(hào)主井就可轉(zhuǎn)入井筒內(nèi)的永久裝備。即:完成-535m水平及以上溜破系統(tǒng)工程并下完大件,這是3號(hào)主井開(kāi)始井內(nèi)裝備的標(biāo)志。2號(hào)主井完成-588m水平的振動(dòng)給礦硐室、天井中段、下段等工程是進(jìn)行2號(hào)主井井內(nèi)裝備的制約條件,完成該部分工程是2號(hào)主井開(kāi)始井內(nèi)裝備的標(biāo)志。由于該部分工程量較小,工期較短,具備了先進(jìn)行裝備的條件。1號(hào)主井主要承擔(dān)-475m水平工程,沒(méi)有明顯開(kāi)始裝備時(shí)間標(biāo)志,為了讓1號(hào)主井承擔(dān)更多的井巷工程,安排與3號(hào)主井同時(shí)進(jìn)行裝備。4.23順序與平行相結(jié)合的方案3條主井井筒相互獨(dú)立,地面井塔又為一體,各井筒內(nèi)裝備順序可以有多個(gè)組合方案。根據(jù)確定的各主井井筒臨時(shí)改絞后承擔(dān)工程的內(nèi)容、范圍、各工程重要性、完成承擔(dān)工程的時(shí)間、開(kāi)始裝備的標(biāo)志等,采用順序與平行相結(jié)合的裝備方案。即:2號(hào)主井與1、3號(hào)主井順序裝備,1、3號(hào)主井平行裝備,先進(jìn)行2號(hào)主井井內(nèi)裝備,完成后進(jìn)行1號(hào)主井和3號(hào)主井裝備。3條主井的井