专利名称：一种地下矿山主溜井的加固方法
技术领域：
本发明属于采矿工程领域，特别涉及一种地下矿山主溜井发生严重垮冒的加 固方法。
技术背景地下矿山的溜破系统主要包括主溜井、卸矿硐室以及破碎硐室。主溜井是储 存矿石和运搬至地表的关键咽喉要道。主溜井直径一般设计为5m2，由于卸矿过 程中无法避免矿石对主溜井井壁的冲击和磨损，极易造成垮冒，严重垮冒时面积 可达100i^以上，甚至斜溜槽、卸矿硐室的顶板和底板也完全垮塌。主溜井修复常规方法有片石混凝土整体浇灌，该方法不仅工程量大、工期长、 投资高，而且加固后仍不可避免地受到溜放矿石的冲击而过早破坏，无法从根本 上解决溜破系统的长期稳定问题。 发明内容本发明的目的是针对地下矿山主溜井发生严重垮冒的问题，设计一种加固方 法，既能改善主溜井的受力状态，减小矿石对溜井结构的冲击，又能縮短施工工 期，降低工程费用，提高溜井容量及运搬能力，并确保溜破系统的长期稳定。一种地下矿山主溜井的加固方法，加固结构称为"托斗法"，共由7个部分 组成，分别是l一钢筋混凝土支撑柱；2 —放矿井；3—支托结构；4一高压灌浆 预应力锚杆；5 —抗剪锚杆；6 —喷射混凝土喷层；7 —箱式钢筋混凝土结构承载 梁。设计步骤为(1) 首先，在主溜井放矿过程中，采用全长粘结式抗剪锚杆5和喷射混凝土 喷层6对溜井围岩体进行加固，以确保井筒内施工人员的安全。抗剪锚杆5选用 普通螺纹钢，几何参数为长度1.8 2.5m，直径18 22mm。喷射混凝土喷层6 的厚度为50 100mm。(2) 在距离卸矿硐室底板25 35米下部位置停止放矿，开始向上构筑一个中
心漏斗口直径3m、高8 10m的钢筋混凝土支撑柱l，以钢筋混凝土支撑柱平台 为基础，向上沿塌落井壁浇注厚度300-500 mm、高度不低于卸矿硐室底板的钢 筋混凝土护壁，形成以井筒为漏斗口的漏斗状结构。钢筋混凝土支撑柱起到支撑 井壁作用，将溜井分为上下两部分，其上部由崩落矿石垫层形成缓冲层和漏斗。 放矿井2位于原溜井部位，并贯穿钢筋混凝土支撑柱的水平面以便流放矿石至下 部。(3)采用高压灌浆预应力锚固技术完成"托斗法"底部的支托结构3，将漏斗结构托住，高压灌浆预应力锚固技术又进一步加固了井壁围岩内部，使之在溜井 中部与钢筋混凝土支撑柱一起形成外强撑内加固的强力支撑结构，保证主溜井的长期稳定。高压灌浆预应力锚杆4的参数是锚固段长度大于10m、锚杆间距为 2 2.5m、水灰比为0.75:1、预应力值350 400KN，锚杆为直径32 40mm的精 轧螺纹钢。(4)采用箱式钢筋混凝土结构承载梁7完成卸矿硐室底板的修复。由于卸矿硐室 的卸矿结构全部垮落，修复结构没有承力的基础。采用8 10根16()工字钢支撑 搭桥跨过塌落区，两端支座固定在基岩上的深度不少于2m，在此基础上进行配 筋和混凝土的浇筑，形成一个完整的箱式卸矿结构，再经过边墙与下部的漏斗结 构联成整体。箱式钢筋混凝土结构承载梁的最大特点是可以减轻自身的重量，对 稳定有利。本发明的特点是既能改善主溜井的受力状态，减小矿石对溜井结构的冲击， 又能縮短施工工期，降低工程费用，提高溜井容量及运搬能力，并确保溜破系统 的长期稳定。
图1 "托斗法"加固主溜井结构示意图具体实施方式
某铁矿两条主溜井(1#和2#主溜井)各自长160m，水平距离24m。其中，2# 主溜井在-360m水平发生垮塌，溜井断面由原设计的4.9m2，垮冒至100m2，垮 冒总量达到5500m3，与1#主溜井之间的水平距离只有15.6m。2#主溜井采用"托斗法"结构形式进行了加固，具体的参数是 (l)采用全长粘结式抗剪锚杆和喷射混凝土对溜井围岩体进行了加固。锚杆
选用普通螺纹钢，几何参数为长度1.8m，直径22mm，喷射混凝土厚度为70mm。(2) 在-388米水平开始向上构筑一个漏斗口直径3m、高8.4m的钢筋混凝土 支撑柱，向上沿塌落井壁浇注厚度300mm钢筋混凝土，形成以井筒为漏斗口的 漏斗状结构。(3) 采用高压灌浆预应力锚固技术完成支托结构的加固。预应力锚杆的参数 是锚固段长度10m、锚杆间距为2m、水灰比为0.75:1、预应力值350KN，锚 杆为直径32mm的精轧螺纹钢。(4) 箱式钢筋混凝土结构承载梁中16()工字钢的数量为8根，两端支座固定在 基岩上的深度为2.5m。实施"托斗法"结构最主要的特点是(1) 取消了-360m水平下部分支斜溜道的恢复，使斜坡过渡段变为垂直平底过 渡段，从-360m水平卸下的矿石直接砸在平底过渡段近6m粉矿垫层上面，有效 降低了矿石对井壁的冲击破坏程度。(2) 提高溜井容量10倍，充分发挥了主溜井的功能。(3)减少了-388m水平以下40多米井筒围岩的加固，节省混凝土浇注工程量 1600m3，节约直接工程投资455万元，縮短施工工期1.5年。
权利要求
1.一种地下矿山主溜井的加固方法，加固结构称为“托斗法”，其特征加固由7个部分组成，分别是钢筋混凝土支撑柱(1)、放矿井(2)、支托结构(3)、高压灌浆预应力锚杆(4)、抗剪锚杆(5)、喷射混凝土喷层(6)、箱式钢筋混凝土结构承载梁(7)；设计步骤为(a)首先，在主溜井放矿过程中，采用全长粘结式抗剪锚杆(5)和喷射混凝土喷层(6)对溜井围岩体进行加固；抗剪锚杆(5)选用普通螺纹钢，几何参数为长度1.8～2.5m，直径18～22mm；喷射混凝土喷层(6)的厚度为50～100mm；(b)在距离卸矿硐室底板25～35米下部位置停止放矿，开始向上构筑一个中心漏斗口直径3m、高8～10m的钢筋混凝土支撑柱(1)，以钢筋混凝土支撑柱平台为基础，向上沿塌落井壁浇注厚度300～500mm、高度不低于卸矿硐室底板的钢筋混凝土护壁，形成以井筒为漏斗口的漏斗状结构；钢筋混凝土支撑柱起到支撑井壁作用，将溜井分为上下两部分，其上部由崩落矿石垫层形成缓冲层和漏斗；放矿井(2)位于原溜井部位，并贯穿钢筋混凝土支撑柱的水平面以便流放矿石至下部；(c)采用高压灌浆预应力锚固技术完成“托斗法”底部的支托结构(3)，将漏斗结构托住，高压灌浆预应力锚固技术又进一步加固了井壁围岩内部，使之在溜井中部与钢筋混凝土支撑柱一起形成外强撑内加固的强力支撑结构，保证主溜井的长期稳定；高压灌浆预应力锚杆(4)的参数是锚固段长度大于10m、锚杆间距为2～2.5m、水灰比为0.75∶1、预应力值350～400KN，锚杆为直径32～40mm的精轧螺纹钢；(d)采用箱式钢筋混凝土结构承载梁(7)完成卸矿硐室底板的修复；修复采用8～10根I60工字钢支撑搭桥跨过塌落区，两端支座固定在基岩上的深度不少于2m，在此基础上进行配筋和混凝土的浇筑，形成一个完整的箱式卸矿结构，再经过边墙与下部的漏斗结构联成整体。
全文摘要
一种地下矿山主溜井发生的加固方法，属于采矿工程领域。加固过程为1.在主溜井放矿过程全长粘结式抗剪锚杆(5)和喷射混凝土喷层(6)对溜井围岩体进行加固。2.在距离卸矿硐室底板25～35米下部位置向上构筑一个中心漏斗口直径3m、高8～10m的钢筋混凝土支撑柱(1)，以支撑柱平台为基础，向上沿塌落井壁浇注厚度300～500mm、高度不低于卸矿硐室底板的钢筋混凝土护壁。3.采用高压灌浆预应力锚固技术将漏斗结构托住，在溜井中部与钢筋混凝土支撑柱一起形成外强撑内加固的强力支撑结构，保证主溜井的长期稳定。4.采用箱式钢筋混凝土结构承载梁(7)完成卸矿硐室底板的修复。本发明既能改善主溜井的受力状态，减小矿石对溜井结构的冲击，又能缩短施工工期，降低工程费用，提高溜井容量及运搬能力。
文档编号E21D21/00GK101117888SQ20071012199
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者匡忠祥, 吴顺川, 宋卫东, 高永涛 申请人:北京科技大学