第１２卷第６期 ２０１４年１２月 矿 业 工 程 Ｍｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ６５ ・技术交流・ 某矿风井井壁破坏原因分析与修复 曹志松 （哈巴河华泰黄金有限责任公司，阿勒泰８３６７００） 摘要：某进风井井筒在施工期间发生了严重的变形与破坏，通过系统分析产生破坏的原因，针对性的 提出了修复及加固方案。实践证明，所采取的加固及修复方案在该矿山取得了良好的经济效果。 关键词：风井施工；破坏；修复及加固 中图分类号：ＴＤ ２６６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—８５５０（２０１４）０６—００６５—０３ １ 概述 某矿进风井井筒设计Ｄ ７．５０ ｍ，井筒深５７８．００ ｒｎ，井 ．筒内除罐道、平衡锤外，还有高压线（９路）、一路供水管 （Ｏ ３２５ ｒａｍ）、３路压风管（Ｏ ３２５ ｍｍ）、梯子间、罐道梁 等，相关布置图见图１。位于垂深一３３０ ｍ位置井壁出现裂 纹并鼓出，矿山相关人员对井筒暴皮情况进行汇总，现场 餐 一＿＝ 目／ｌ—墨＼ 、— ｌ～ ｝。 。｛ ｜ ， 发现两处明显的暴皮段：第一段主要位于井深一３３０～ 图１ 风井井简布置图 ３３３．６５ ｍ段，该处井壁暴皮现象较严重，并有两处井壁 施工工程因素。根据《工业建筑防腐蚀设计规范》 （ＧＢ５００４６—９５），该段井壁设计混凝土标号为Ｃ３０混凝土， 其中添加ＢＲ一３抗裂防水剂，因没有考虑盐碱水的腐蚀 炸裂、鼓出（东南方向高ｌ ｍ、宽８００ ｍｍ；北部梯子间上 口高０．３ ｒｎ、宽０．４ ｒｎ，平均鼓出厚２Ｏ～１００ ｒａｍ），该段井 壁由东至南三分之一井壁发现裂缝，裂缝为环形、波浪形； 第二段主要位于井深一３２６．３５～一３３０ ｍ与一３３３．６５～ 性，造成井筒井壁砼长达３年多受到盐碱水腐蚀。经现场 提取破坏井壁混凝土表面及内部结构分析，该段井壁表面 ３３９．３５ ｒｎ段，井壁出现轻微暴皮，主要为局部。针对上 述情况，对该风井出现裂痕处进行必要的加固或返修，已 成为保证该风井继续进行施工必须解决的首要问题。 本文对该风井产生裂隙的原因进行分析，并有针对性 砼受地下盐碱水腐蚀，强度降低，出现局部表皮翘裂、脱 落现象。 工程材料水泥强度等因素。该段井壁上下均为 地进行方案设计与施工。通过现场考察并结合资料分析， 提出风井产生破坏的原因，并有针对性地提出施工方案。 Ｃ４ｏ混凝土浇注，而该段井壁厚６００ ｍｍ，泥岩遇水膨胀， 岩石破碎具有小滑面对井壁切力，位于上下高强度砼间， 在厚度与强度上均小于上下两段井简，存在薄弱点，压力 ２井壁破坏的因素分析 通过对现场考察并调取原有施工资料，对影响风井稳 定性的诸多因素进行分析，导致该风井井壁产生破坏的原 因主要有３个方面［ 易集中，在井壁外地层发生压力变形时，抵抗井筒变形的 能力小于其他区域，因此在地压作用下，首先变形破坏。 ： ３井壁的修复及施工方案 ３．１ 施工方案 工程地质状况。根据实际揭露该段地层，以及相 邻井筒地层井壁也出现破坏现象，分析认为该段泥岩具有 膨胀性，经１５、１６采区钻孔提供的泥岩膨胀压力约 破坏严重段３．６５ ｍ（…３３０ ３３３．６５ ｍ）： 采用 “剔除游离砼，背密集［１６ｂ槽钢井圈＋２道２９ Ｕ型钢加 １．８ ＭＰａ，这是导致井壁炸裂、鼓出的主要原因。 固，然后浇筑Ｃ４Ｏ砼＋（围岩注浆）”的治理方案。 轻微暴皮段９．３５ １ＴＩ（井深一３２６．３５～一３３０ ｍ、 ３３３．６５～一３３９．３５ ｒｎ段）：架设［２ｏｂ井圈＋围岩注浆， 井圈间距５００ ｒｎｍ（中一中），井圈加工图见图２。 收稿日期：２０１４—０６—２３ 作者简介：曹志松（１９７０一），男（汉族），河南灵宝人，哈巴河华 泰黄金有限责任公司工程师，主要从事矿山现场技术管理。 ３．２总体施工顺序 加工制作临时工作盘一安装临时工作盘一清理井壁修 ６６ 矿 业 工 程 第１２卷第６期 复段（垂深一３４０ ｍ）以上游离状砼一布设风、水管路及 电缆一拆除三层梯子间一开挖一３３０ ｍ段２９ Ｕ型钢槽一 预埋２９ ｕ型钢一剔除一３３Ｏ～一３３３．６５ ｍ段游离砼一开挖 一３３３．６５ ｍ段２９ ｕ型钢槽一架设下口２９ Ｕ型钢一架设 密集［１６ｂ槽钢（分两段架设、每段１．８ ｍ）一浇筑Ｃ４０砼 一井筒修复段壁后注浆一间隔架设［１６ｂ槽钢一安装三层梯 子间一拆除风水管路及电缆一拆除ｉ临时工作盘。 图２井圈加工图 ３．３ 施工工艺 利用罐笼上部结构安装伸缩式钢结构工作盘，工 作盘采用［１６槽钢、Ｏ １０８Ｘ ５ ｍｍ的钢管制作，上面铺设 ８ ５０ ｍｍ大板，其布置图见３。钢管插入套管后根据现场实 际情况下好木板长度，使用前套管顶丝和紧固连接螺栓， 木板必须与钢管进行绑扎并用扒钉将铺设木板连成整体。 走钩时必须保证钢管及木板不超出罐笼边缘线。 图３立井罐笼平台临时工作盘安装结构图 ３２６．３５～一３４０ ｍ段井筒梯子间的拆除。罐笼 顶部钢结构安装完毕，下放罐笼至一３４５ ｒｎ处并停稳，人 员经罐笼顶部孔洞爬至罐笼顶部，打开钢结构工作盘对梯 子间进行拆除，拆除前必须提前对要拆除部分固定以防止 坠落。拆下的部分经罐笼顶部孔洞下放至罐笼内，当拆除 一段距离后罐笼向上提升一段距离，直至该段梯子间拆除 完毕，预计共拆除３层梯子间。 刷扩２９ Ｕ型钢沟槽。首先对一３３０ ｍ段接茬进 行刷扩，刷扩尺寸为高２００ ｍｍ、深１５０ ｍｍ。剔除沟槽时， 要求先用水平管找平并使用红漆标定，然后采用风镐分段 剔除。 对破损段游离状井壁砼进行剔除。修复段梯子间 拆除后，在马头门压风分风器接一路压风软管至钢结构工 作盘，人工风镐自上而下把破坏段井壁鼓出部分刷扩，并 进行临时支护。刷扩时钢结构工作盘与井壁间隙处用大板 及废旧风筒布封堵，防止混凝土块、矸石掉落至井筒内砸 坏井筒设备，工作盘上设专人把刷掉的混凝土块收集装入 编织袋内，并用麻绳经罐笼顶部预留孑Ｌ送至罐笼内，混凝 土块、矸石再由罐笼提升至地面。 架设井圈及埋设Ｕ型钢。破损段游离井壁砼剔除 结束，利用钢结构工作盘自下而上埋设２９ ｕ型钢和密排 架设［－１６ｂ槽钢井圈。其中，２９ Ｕ型钢必须埋设在井壁当 中，分８节加工，每小节井圈内弧长２．９６ ｍ、外弧长 ３ ０６５ ｍ；加工制作时Ｕ型钢开口朝外，Ｕ型钢由均匀埋 设的１６根Ｄ ２０ ｍｍＸ ２ ２００ ｍｍ锚杆托住固定；Ｕ型钢间 采用现场焊接连接，焊接后需对焊接头进行现场防腐处理。 在Ｕ型钢架设后，井圈必须覆盖且超过Ｕ型钢位置。 ［－１６ｂ槽钢井圈直径为７ ５５０ ｍｍ，分８节加工，每小节 井圈外弧长２．９６ ｍ，两头焊接１０ ｍｍ厚２００ ｍｍＸ ８０ ｍｍ对 接钢板。每个对接钢板钻两个 ２０ ｍｍ的圆孔，同一水平 每小节井圈之间对接钢板采用Ｍ１８×６０ ｍｍ镀锌螺栓连接， 且上下层相邻井圈页板采用镀锌螺栓连接，连接点均匀分 布间隔１ ５００ ｍｍ；底层生根井圈由均匀埋设的１６根Ｄ ４０ ｍｍｆ ６００ ｍｍ圆钢托住；每隔５层槽钢井圈，在一层井 圈筋板预留Ｄ２４×６０ ｍｍ孔，井圈架设好后打设锚杆固定， 锚杆规格为Ｄ２Ｏ×２ ２００ ｍｍ，药卷采用Ｚ２３５０每根丽卷。 每层锚杆用量为１６根（间距１ ５００ ｍｍ），上下层锚杆呈三 花布置。密集井圈加工展开及剖面布置图分别见图４、５。 图４密集井圈加工展开 Ｅ口接； ２９ 型钢 垂 一３ 鞠 【１６ｂ 、、 ● ２５ ＼ ● ｍ ． ０ ８ ｎ ∞ 藤 一闻 ／树脂锚汗ｊｒ ｆ 鬲 ８ ｏ。 ， 莹 图５井圈密集架设剖面示意图 ２９ ｕ型钢、井圈、锚杆及支撑圆钢都要进行防腐处 理即首先进行喷砂除锈，然后刷环氧富锌底漆一遍，最后 刷环氧煤沥青一遍。螺栓使用镀锌螺栓无需再进行防腐处 坪。 ２Ｏ１４年第６期 曹志松 某矿风井井壁破坏原因分析与修复 ６７ 间隔式井圈架设。间隔式井圈制作同密集架设井 浆结束时，采取点注封孔。注浆结束标准为每孔注浆终压 达到设计压力时即可封孔。 圈规格尺寸一致，其中 中间距为５００ ｎｌ＿ｍ，其步骤：固定 好临时工作盘一剔除突出井壁砼一抄井圈水平一打锚杆 （０２０×２ ２００ ｒａｍ）一固定井圈。 ４修复工程关键部位施工技术 注浆封水加固。槽钢井圈加丁时预留Ｄ ３６ ｍｍ圆 井圈过牛腿、电缆桥架的施工。当架设井圈须穿 孑Ｌ，井圈架设完成砼浇注后使用ＹＴ２８型风钻、Ｄ ３２ ｍｍ 过牛腿、电缆桥架施工时，考虑井壁修复以后不得影响井 筒的使用，所以在牛腿上下方架设槽钢井圈，且施工时槽 钢井圈从电缆后面穿过。 ——钻头钻孔，注浆孑Ｌ孔深２ ０００ ｍｍ，从下部第二层槽钢向上 每间隔九层井圈布置一排注浆孔，每排布置１２个注浆孔， 上下层注浆孔呈三花布置，确保注浆扩散半径不大于 井壁破损严重段的施工。井壁破坏段较严重时， ２．０ ｍ，采用上行式注浆方式注浆，且注浆浆液必须达到 必须把破坏段的混凝土井壁全部挖除，井圈架设好利用井 圈充当模板对空洞部分进行充填、浇筑。混凝土为抗硫酸 普通硅酸盐水泥（高抗）Ｐ・ＨＳＲ配置的Ｃ５０抗腐蚀混凝 土。 堵水及加固围岩效果。具体实施内容：１）壁后注浆工艺流 程：采用风锤开孔一安装孔口管一孔口管试压一关闭球阀 连接混合器与注浆管路一开启注浆泵进行压水一打开球阀 一注入水泥浆液一达到设计压力封孔一关闭球阀。２）注浆 站布设：在罐笼上部工作盘设置注浆站，注浆设备选用 ＺＢＱＳ １２／１０双液气动注浆泵。３）工艺及流程：将注液泵 ５ 小结 风井井壁的地质条件及施工方面的因素是导致该 固定好，接好气源，分别将两根吸浆管连好插入Ａ、Ｂ料 箱（桶）内，两根输排管连在注射上，从接出输浆管 至压注地点即可。４）工作平台：利用罐笼顶上安装的钢结 构工作盘。５）注浆孑Ｌ造孔方法：使用ＹＴ２８型风锤、Ｄ ４２ ｍｍ钻头。孔深６５０ ｍｍ。６）注浆方式：采取上行式注 风井井筒发生变形与破坏重要原因。 通过现场调研，对井壁发生破坏原因进行系统分 析，针对不同的破坏形式及破坏程度，采取合适的加固及 修复措施，取得了良好的工程及经济效果。 对该风井加固及修复工程的时间，为保证修复工 浆方式。７）孔口管安装：孑Ｌ口管选用Ｄ２５×４无缝钢管制 作，长度为４５０ ｍｍ，前部加工成３５０ ｍｍ长的马牙扣，后 程顺利进行，井圈过牛腿、电缆桥架的施工及混凝土材料 的适当选取成为了该修复工程的关键技术，该技术为其他 同类矿山提供了工程经验，具有一定的借鉴意义。 参考文献： ［１］高云喜，路增祥．建井过程中井壁的破坏原因分析与修复 ［Ｊ］．《有色金属》（矿山部分），２００６（１）：３３～３５． Ｅ２３郭慧高，赵其祯，高直．１４行日风井返修实线［Ｊ］．《金属 矿山》（增刊），２００９． 部加工成５０ ｍｍ长丝扣，孔口管与一寸高压球阀采用长 １００ ｉｎｍ的短节头连接，孔口管的马牙扣部位缠上生麻，用 大锤与风锤推进器，将孔口管推进孔内。孔口管安装完毕 后必须进行耐压试验，试验时逐渐加压，压力达到注浆终 压为合格。对造孑Ｌ出现的废孑Ｌ应及时封堵。８）注浆材料： 注浆材料考虑井壁抗压强度，决定使用马丽散或固邦特。 ９）注浆压力：注浆压力的选择应在井壁强度能够承受的范 围内，取注浆正常压力为１ ＭＰａ，终压不超过１．６６ ＭＰａ。 １０）漏浆处理与封孔方法：注浆若发生漏浆现象，采取间 歇注浆，如发现严重跑浆，还应使用棉纱和道钉堵漏。注 ［３］ 江军，范有信．土耳其库兹鲁煤矿１号竖井修复工程安全快 速施工ＥＪ］．《建井技术》，２００１（５）：１１～１３． ［４３ 占仲国，颜克诚，严稳平．某超深矿山竖井修复及加固方案 的论证分析［Ｊ］．《工业建筑》，２０１４（３）：１７３～１７６． Ｅ５］ 于世孚，崔秀祥，牛思君．新城金矿矿石主溜井井壁坍塌修 复施工技术［Ｊ］．《建井技术》，２００３（５）：１２～１６． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃａｕｓｅｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ Ｓｈａｆｔ Ｄａｍａｇｅ ｏｆ ａ Ｍｉｎｅ ＣＡＯ Ｚｈｉｓｏｎｇ （Ｈａｂａｈｅ Ｈｕａｔａｉ ｇｏｌｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｌｅｔａｉ ８３６７００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔａｋｅ ｓｈａｆｔ ｗａｓ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ａｎｄ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｄａｍａｇｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅｓ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ ｓｈａｆｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｄａｍａｇｅ；ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ
