[发明专利]一种超深竖井井筒施工方法

说明书

一种超深竖井井筒施工方法，包括钻孔装药、爆破通风、排渣平底、支护、排渣清底施工工序；所述支护包括临时支护与混凝土衬砌施工两道工序；其中临时支护是指，采用多层吊盘使混凝土衬砌的下端面与井筒掘进工作面之间的距离保持为井筒直径的2～3倍，然后对该距离段的未衬砌井筒采取临时支护，允许其围岩产生变形，以有效释放井筒围岩应力，使后续浇筑混凝土井壁处于免承压或缓低承压状态，保护混凝土井壁不因承受高围岩压力而破坏。该施工方法通过提高混凝土井壁下端面与掘进工作面间的距离，以减小掘进工作面对井壁围岩压力重分布的限制作用，使围岩压力充分释放到较低水平后再浇筑混凝土井筒，可保证施工的安全性和混凝土井筒的长期稳定性。

技术领域

本发明涉及采矿竖井，特别是一种超深竖井井筒施工方法。

背景技术

深部矿产资源开发现已成为世界采矿工业发展的趋势。为安全、高效地开发深部矿产资 源，需从地表向深部矿体开凿深竖井。目前，国际上开采深度超过1000米的矿山已达到200 多座，并且部分深部开采矿井建设已接近3000m，诸如:2012年南非的South Deep矿建成2995m 通风井；美国的Resolution铜矿10#竖井建设深度为2117m；美国的LuckyFriday锌矿4# 竖井建设深度2922m；加拿大的Kidd Creek矿竖井井底深度为3014m。随着我国深部矿产资 源勘探技术的提高，一大批深部矿产资源逐步被发现，比较典型的矿山有:辽宁思山岭金矿、 大台沟金矿、陈台沟金矿、山东济宁金矿、招掖地区的深部黄金矿山等。我国在2010年之前， 井筒建设深度大多在1200m(井筒净直径在6.5m以内)以内，比较典型的竖井有:鞍钢弓长 岭金矿主井深度1022m，武钢程潮金矿新副井井筒深度1135m、铜陵有色冬瓜山铜矿主井深度 1125m深、玲珑金矿东风矿田混合井深度1018m、金川龙首矿混合井深度1083m；在随后的五 年中，我国竖井建设深度范围在1200m～1500m，典型的竖井有:云南会泽铅锌矿建成深1526m 的3#竖井，山东金洲集团金青顶矿区(乳山金矿)建成1260m深竖井，抚顺红透山铜矿七系 统建设井底深度达到1600m，本溪思山岭金矿建设主井深度1490m、副井深度1503m、风井深 度1400m，河南铜柏盛老庄3#竖井1211m深，夹皮沟金矿二道沟矿区竖井井底深度1440m； 近年来，我国将有一些矿山竖井建设深度将达到或超过1500m，诸如:山东新城金矿藤家矿区 已开工建设主井深度1417m、副井井筒深度1268m、回风井井筒深度1265m深；新疆阿舍勒铜 矿在建主井深度1242m、副井深度1230m；招金集团瑞海矿业在建进风井深度1500m(井径 6.5m)；中冶国际延伸南非某金矿井筒深度至2700m；三山岛金矿西岭矿区拟建主井深度超过 1700m。从上述统计可以看出，未来5～10年我国竖井建设深度将达到1500m～2000m范围之内， 井筒直径在10m以内，深部竖井建设主要集中在钢金、黄金、有色等矿山行业。

多年来，我国竖井建设主要采用(钢筋)混凝土紧随井筒掘进工作面掘进进尺衬砌井筒。 为有效控制井筒超深井筒围岩稳定，提高混凝土衬砌厚度与混凝土强度等级。随着竖井建设 深度(1500m以深)增加，井筒围岩承受高原岩应力与开挖扰动应力作用，导致井筒围岩塑 性破坏半径大大增加，远超混凝土井壁厚度，井筒围岩塑性破坏表现为层裂、岩爆等现象， 井筒围岩塑性破坏产生的剪胀变形与动力破坏响应，均作用到混凝土衬砌井壁，致使混凝土 井壁承受高压，产生拉(压)、剪切破坏。自20世纪80年代至今，我国有200多个井筒产生 变形破坏，许多井筒发生多次破坏、多次修复，至今仍不能保持稳定，因井筒破坏修复所造 成的直接经济损失达几亿元以上，由此造成的停产等间距经济损失达几十亿元以上，经济损 失相当严重。此种情况下，在传统浅部竖井掘支施工方法仍被采用的基础上，卸压爆破技术、 特种井壁支护技术以及分段支护技术等被发展与广泛运用。