付宗智(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

某鋁土礦山古河床露天坑中建井技術(shù)方案

付宗智(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

某鋁土礦山原設(shè)計(jì)回風(fēng)井位于古河床上，后被露天采挖，原設(shè)計(jì)井位處露天坑深度達(dá)到23m，該段地層為破碎粘土巖。采取先將工業(yè)場(chǎng)地范圍內(nèi)的露天坑回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再采用常規(guī)方法開(kāi)挖建井，可以避開(kāi)因雨季施工泥石流淹井的風(fēng)險(xiǎn)；能夠按常規(guī)順序進(jìn)行場(chǎng)地回填壓實(shí)和井筒掘砌施工，保證回填壓實(shí)質(zhì)量，施工方便，措施工程少。

設(shè)計(jì)標(biāo)高； 吊掛井壁； 露天坑； 分層壓實(shí)

1 項(xiàng)目概況

某鋁土礦山一回風(fēng)井位于古河床上(該河道現(xiàn)已干涸，但地勢(shì)較低,雨季連續(xù)降雨時(shí)有短期匯水)，在完成審批及施工圖設(shè)計(jì)后，一直沒(méi)有開(kāi)工，但主副井按計(jì)劃開(kāi)工，并按原設(shè)計(jì)進(jìn)行了風(fēng)井聯(lián)絡(luò)大巷的施工。在征地協(xié)調(diào)的過(guò)程中，原設(shè)計(jì)井位被露天采挖，風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地被挖成一個(gè)深達(dá)23m的坑。露天開(kāi)采完畢，業(yè)主與村民簽訂了征地協(xié)議。

因露天開(kāi)挖，原設(shè)計(jì)工業(yè)場(chǎng)地位于已開(kāi)采的露天坑范圍內(nèi)，在露天坑的最東面。原設(shè)計(jì)井口位置的地面標(biāo)高低于原始地坪23m，井口北面為露天坑的土質(zhì)邊坡，坡度70°左右，邊坡距井口15m，隨時(shí)存在邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)；露天坑內(nèi)工業(yè)場(chǎng)地西北角有一個(gè)1m3/h的集中涌水點(diǎn)；工業(yè)場(chǎng)地西側(cè)為約2萬(wàn)m2的露天回填帶，地勢(shì)西高東低。當(dāng)時(shí)正值8月份，當(dāng)?shù)赜昙緸?～9月，若出現(xiàn)連續(xù)降雨，風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地有被泥石流埋沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《工程地質(zhì)勘查報(bào)告》，該風(fēng)井表土層厚度64m，其中井深0～29m深度為粉質(zhì)粘土和砂卵石、泥卵石層， 29～64m為粘土頁(yè)巖，64m以下為灰?guī)r，溶洞較多。地下水位標(biāo)高在井深69m處。回風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地周邊情況見(jiàn)圖1。

2 露天坑內(nèi)井頸段施工方案比較

因風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地用地已通過(guò)國(guó)土部門(mén)批準(zhǔn)，井口坐標(biāo)位置及通風(fēng)方式已通過(guò)安全部門(mén)審批，且井下巷道正按原設(shè)計(jì)向風(fēng)井方向施工，該風(fēng)井只能在原設(shè)計(jì)井位建井。露天坑內(nèi)井頸段施工有3個(gè)可比方案，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

圖1 回風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地周邊情況示意圖

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的施工管理水平、施工的安全性及便利性，決定采用方案一施工該回風(fēng)井。

3 工業(yè)場(chǎng)地詳細(xì)回填方案

露天坑內(nèi)工業(yè)場(chǎng)地采用分層壓實(shí)回填到494m設(shè)計(jì)標(biāo)高，回填段井頸采用吊掛井壁法從上往下施工到第一個(gè)壁座，再?gòu)谋谧蠈?duì)井筒進(jìn)行二次澆筑。本方案關(guān)鍵是回風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地土方回填分層壓實(shí)的質(zhì)量能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。土方分層壓實(shí)回填技術(shù)要求如下。

表1 各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較表

(1)處理露天坑內(nèi)工業(yè)場(chǎng)地西北角的集中涌水點(diǎn)，防止涌水在坑底形成軟弱層。因該處涌水點(diǎn)地勢(shì)較低，水只能通過(guò)水泵排到地面，否則將滲透過(guò)風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地，流向南邊更低的露天坑，這樣將影響整個(gè)工業(yè)場(chǎng)地的穩(wěn)定?？紤]到該井施工用水供水困難，決定在涌水口建一取水小井，作為施工期水源，即解決了排水問(wèn)題，也保障了施工用水。

(2)土方回填前應(yīng)清除需分層壓實(shí)范圍內(nèi)基底過(guò)厚的回填土(石)及回填土中的垃圾、塊度大于100mm石塊等雜物。平整基底標(biāo)高，并作壓實(shí)處理。

(3)填方土料要求。①應(yīng)選用粉質(zhì)粘土，或級(jí)配良好的碎石土。②以碎石土作填料時(shí)，其最大粒徑不宜大于100mm。③以粉質(zhì)粘土作填料時(shí)，其最優(yōu)含水量以手握成團(tuán)、落地開(kāi)花為宜，過(guò)干適當(dāng)灑水，過(guò)濕適當(dāng)翻曬，需采用擊實(shí)試驗(yàn)確定。④不得采用淤泥、耕土、膨脹土以及有機(jī)質(zhì)含量大于5%的土料。⑤填土應(yīng)盡量采用同類土填筑，當(dāng)采用不同的土填筑時(shí)，應(yīng)按土類有規(guī)則地分層鋪填，將透水性大的土層置于透水性較小的土層之下，不得混雜使用，保證水分排除和基土穩(wěn)定，并避免在填方內(nèi)形成水囊和產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象。

(4)填土壓實(shí)建議采用碾壓法，擬采用施工設(shè)備采用平碾(8～12t)，每層鋪填厚度200～300mm，每層壓實(shí)6～8遍。實(shí)際施工應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定碾壓分層厚度、碾壓遍數(shù)。

(5)分層壓實(shí)填土壓實(shí)系數(shù)λc，井筒中心8m范圍內(nèi)露天坑基底至設(shè)計(jì)地表(494m)≥0.93;設(shè)計(jì)工業(yè)場(chǎng)地其它區(qū)域露天坑基底至設(shè)計(jì)地表(494m)≥0.90。分層壓實(shí)回填土地基承載力≥150kPa。

(6)壓實(shí)填土的最大干密度和最優(yōu)含水量，應(yīng)采用擊實(shí)試驗(yàn)確定。

(7)在地形起伏之處，應(yīng)做好接搓，修筑1∶2階梯形邊坡，每臺(tái)階高可取500mm、寬1 000mm。分段填筑時(shí)每層接縫處應(yīng)作成大于1∶1.5的斜坡，碾跡重疊0.5～1.0m，上下層錯(cuò)縫距離不應(yīng)小于1m。

(8)從露天坑底開(kāi)始分層壓實(shí)，其中東南西三邊每壓實(shí)1.0m高，可收縮0.25m(自然坡不得形成臺(tái)階)，北側(cè)壓至邊坡即可。

(9)壓實(shí)填土的質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定。①施工過(guò)程中，應(yīng)分層取樣檢驗(yàn)土的干密度和含水量；其中回風(fēng)井位置設(shè)2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，風(fēng)道及通風(fēng)機(jī)房基礎(chǔ)位置必須設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，其余部分按每500m2面積設(shè)不少于1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。②分層壓實(shí)的施工質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)分層進(jìn)行。每完成一道工序，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)收，未經(jīng)驗(yàn)收或驗(yàn)收不合格時(shí)，不得進(jìn)行下一道工序施工。具體應(yīng)遵守《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202- 2002)、《土方與爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50201- 2012)及相關(guān)規(guī)范要求。

(10)壓實(shí)填土施工應(yīng)與周?chē)粔簩?shí)填土同步施工，確保回填施工安全，并應(yīng)及時(shí)采取碾壓工作面的防排水措施，確保碾壓質(zhì)量。

4 井筒施工方案

待工業(yè)場(chǎng)地按設(shè)計(jì)要求回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)臨時(shí)井架基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、電機(jī)基礎(chǔ)等重要部位進(jìn)行荷載試驗(yàn)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求。

井筒回填土段采用吊掛井壁施工，待吊掛到第一個(gè)壁座后，從下往上對(duì)井壁進(jìn)行二次澆筑。最后按常規(guī)方法鑿巖爆破，短段掘砌進(jìn)行正常段施工。對(duì)含水層或溶洞段，先采用工作面預(yù)注漿進(jìn)行堵水或充填，再進(jìn)行掘砌施工。

[1] 采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1989.

[2] JGJ 79- 2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[Z].北京：中國(guó)建筑科學(xué)研究院，2012.

[3] YSJ 021- 93，有色金屬礦山井巷工程設(shè)計(jì)規(guī)范[Z].北京：北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院，1993.

[4] 井巷工程設(shè)計(jì)[R].西北冶金設(shè)計(jì)院，1979.

[5] 沈季良，等.建井工程手冊(cè)(第一卷)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

[6] GB 50202- 2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[7] GB 50201- 2012,土方與爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

Return air shaft building technical scheme at the open pit in ancient river bed of a bauxite mine

The original design of the return air shaft of a bauxite mine was located in the ancient river bed, but in the shaft location the rever bed was dug and formed a big pit with the depth of 23m, and the stratum is broken clay rock. Backfill the pit in the range of industrial sites to the design elevation, then using conventional method excavates and constructs the shaft, which can avoid the risk of flooded shaft caused by debris flow during the rainy season, backfill and compact industrial sites and build shaft according to the routine sequence, and ensure the backfill and compaction quantity. It makes convenient shaft construction and less engineering measures.

design elevation; hanging wall; open pit; layered compaction

TD262

A

付宗智(1982-)，男，湖北房縣人，工程師，主要從事礦山井巷工程的設(shè)計(jì)及研究工作。