劉國棟，賈萬玉，劉　軍

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦，　山東 萊州市　261442)

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淺談三山島金礦深部某中段井下排水系統(tǒng)建設(shè)

劉國棟，賈萬玉，劉軍

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦，山東 萊州市261442)

三山島金礦礦體位于海底之下，地下涌水突出。作為富水礦山，為確保井下掘進(jìn)安全，深部排水系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫。根據(jù)工程建設(shè)存在的困難，三山島金礦從設(shè)計、施工、管理等方面采取了多種解決措施，從而按期高質(zhì)量完成工程建設(shè)。

排水系統(tǒng)；礦井建設(shè)；施工措施

0　引　言

三山島金礦瀕臨渤海，渤海海平面是當(dāng)?shù)氐淖畹颓治g基準(zhǔn)面。礦床全部埋藏在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之下。礦坑的主要充水來源為構(gòu)造裂隙含水帶，F(xiàn)3斷裂構(gòu)造含水帶規(guī)模大，貯存有較為豐富的地下水，且具有較強(qiáng)的導(dǎo)水能力。F1下盤構(gòu)造裂隙含水帶NW向?qū)严栋l(fā)育，北西端接受海水越流補(bǔ)給，海水沿多條導(dǎo)水構(gòu)造進(jìn)入礦坑，為礦坑充水的主要補(bǔ)給源[1]。

近年來，三山島金礦生產(chǎn)能力不斷提高，回采工作面下沉過快，開拓工程相對滯后導(dǎo)致備采礦量不足，為解決以上問題，該礦制定“強(qiáng)掘深部”規(guī)劃。礦山礦體主要賦存于F1構(gòu)造下盤，深部開拓工程必須穿越F3斷裂帶[2]，因此深部開拓進(jìn)程中必然會面臨涌水突出的現(xiàn)象，深部排水系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫。

1　工程建設(shè)存在的困難

(1) 工期緊張。三山島金礦在明確深部增加排水系統(tǒng)的必要性和緊迫性后，依據(jù)“三山島金礦三至五年生產(chǎn)規(guī)劃”，給工程指定嚴(yán)格的工期，即設(shè)計、采購、礦建、土建、安裝調(diào)試總工期不得超過4個月，于2016年2月份達(dá)到排水能力。排水系統(tǒng)礦建工程包含水倉、配水巷、吸水井、水泵房、配電硐室、管纜井等掘進(jìn)工程。安裝工程包含水泵、電機(jī)、配電設(shè)備、起吊設(shè)備、排水管路、排泥管路等設(shè)備安裝。相對于較大的工程量，4個月的建設(shè)時間非常緊張。

(2) 作業(yè)條件惡劣。三山島金礦深部通風(fēng)系統(tǒng)不完善，深部部分區(qū)段體感溫度在35℃以上。礦山涌水突出，在深部高溫條件下，形成高濕度環(huán)境。工程建設(shè)位于深部中段，地壓很大，礦山深部采場已出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，因此深部地壓控制也是工程建設(shè)難點。

(3) 人員組織復(fù)雜。在富水礦山中，排水系統(tǒng)建設(shè)占有舉足輕重的地位。工程建設(shè)涉及礦山、設(shè)計院、施工單位等單位，也包含采礦、土建、機(jī)械、電氣等專業(yè)。在工期緊張的情況下沒有充足的時間去引入有施工經(jīng)驗的設(shè)計、施工總承包單位去建設(shè)工程。因此，建設(shè)人員主要由礦山臨時組織“各路人馬”管理施工。

(4) 施工工藝復(fù)雜。施工過程中涉及許多復(fù)雜的施工工藝，為保證設(shè)備安裝順利，硐室建設(shè)更是要精確施工。施工應(yīng)用大量特殊工藝，例如大斷面硐室掘進(jìn)、光面爆破、預(yù)裂爆破、大坡度長距離天井施工、高地壓環(huán)境下大斷面硐室支護(hù)等施工技術(shù)。

2　工程施工措施

2.1設(shè)計優(yōu)化

排水系統(tǒng)礦建設(shè)計主要包含水倉、配電硐室、水泵房、管纜掘進(jìn)設(shè)計及電氣、設(shè)備安裝設(shè)計。

(1) 通過與設(shè)計院溝通協(xié)商，三山島金礦自行設(shè)計水倉和管纜井，其余設(shè)計由設(shè)計院負(fù)責(zé)，從而減少部分設(shè)計成本。

(2) 水泵房在廢舊維修硐室基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，從而節(jié)省掘進(jìn)工程量2500 m3。原有廢舊維修硐室規(guī)格為6.5 m×9.5 m，為維護(hù)硐室穩(wěn)定采用錨網(wǎng)噴射混凝土方式進(jìn)行支護(hù)，錨桿網(wǎng)度800 mm×800 mm，錨桿菱形布置，錨網(wǎng)采用6#鋼筋焊接方格網(wǎng)，網(wǎng)格100 mm×100 mm，規(guī)格1000 mm×1000 mm，噴射混凝土強(qiáng)度C20，厚度不小于100 mm[3￣5]。同時設(shè)計中盡可能的減少吸水井的斷面，減少對原巖的破壞。對硐室周邊廢舊工程充填封閉處理，維護(hù)硐室穩(wěn)定性。經(jīng)過以上措施解決了大斷面硐室的穩(wěn)定性問題。

(3) 配電硐室內(nèi)電氣設(shè)備布置采用并排布置，不采用單排布置，使配電硐室長度控制在30 m以內(nèi)(見圖1)。在符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》要求下，不必增設(shè)第三條安全出口，從而減少工程量。

(4) 局部聯(lián)絡(luò)道內(nèi)電纜溝采用磚砌明溝，不采用地面起底后加混凝土澆筑電纜溝，在滿足工程需要的同時，減少了施工難度和工程費用。

(5) 配電硐室設(shè)計要求砌碹300 mm厚混凝土。經(jīng)礦山實地論證后，由于配電硐室圍巖狀況較好，無滲水、淋水現(xiàn)象，采取對配電硐室頂板掛網(wǎng)支護(hù)，全斷面噴漿100 mm。修改設(shè)計方案后相對于砌碹方案，工程施工工期更短。

(6) 水泵房內(nèi)起重梁安裝原設(shè)計采用施工梁窩支護(hù)，但由于水泵房為舊工程改造，圍巖穩(wěn)固性較差，尤其靠近吸水井一側(cè)頂幫破壞較為嚴(yán)重，承重能力較差，直接采用梁窩支撐起吊梁，后期使用中安全隱患較大。為解決該問題，礦山與設(shè)計院多次溝通討論下，對靠近吸水井一側(cè)采用鋼結(jié)構(gòu)支撐，另一側(cè)先施工錨桿支護(hù)圍巖，再采用“少裝藥，多打眼”方式，光面爆破形成梁窩，由此形成梁窩與鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)合支撐起吊梁[6]，如圖2所示。

圖1配電硐室平面布置

圖2　起吊梁安裝

(7) 三山島金礦主要采礦方法為充填法，流入水倉中的水含沙量較大。設(shè)計推薦采用潛水泵排水方案，但根據(jù)礦山實際應(yīng)用，潛水泵在泥沙量較大的情況下，故障率較離心泵高出很多，后期維護(hù)成本極高。礦山從長遠(yuǎn)使用成本考慮，采用常規(guī)離心泵進(jìn)行排水[7]。

2.2施工優(yōu)化

排水系統(tǒng)建設(shè)主要涉及設(shè)計、采購、礦建、土建、安裝調(diào)試5項工程，每項工程之間即相互制約又可平行作業(yè)，尤其在設(shè)計與采購之間，設(shè)計必須在設(shè)備訂貨的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而國有企業(yè)設(shè)備招標(biāo)采購的形式使得采購持續(xù)時間較長，導(dǎo)致設(shè)計滯后。同時，在設(shè)備采購過程中，礦山可以自行設(shè)計一些前期工程，提前施工，縮短建設(shè)周期。

(1) 水泵房平面布置設(shè)計必須在電氣設(shè)備訂貨完成后方可進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)備訂購過程中礦山先施工4.0 m×3.0 m小斷面導(dǎo)向硐室，再根據(jù)正式施工工圖紙要求進(jìn)行擴(kuò)刷?？s短配電硐室建設(shè)工期15 d。

(2) 由于水泵吸程不足，在水泵房設(shè)計未完成之前，與設(shè)計院溝通后提前對水泵房進(jìn)行2 m起底，起底時采用預(yù)裂爆破方案[8]，減少對老工程的爆破擾動?？s短水泵房建設(shè)工期20 d。

(3) 合理平行作業(yè)。礦建、土建、安裝工程交叉作業(yè)。例如，在上部中段平巷進(jìn)行排水管路安裝的同時，水泵房混凝土基礎(chǔ)的澆筑和2條水倉的掘進(jìn)工程平行作業(yè)。

(4) 水泵房內(nèi)鋪設(shè)道軌。在水泵房內(nèi)混凝土基礎(chǔ)施工結(jié)束后，采用有軌形式往水泵房內(nèi)運輸設(shè)備，減少對養(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土基礎(chǔ)的破壞。

(5) 水泵房起底后高度在10 m左右，為確保硐室全斷面噴漿掛網(wǎng)支護(hù)到位，施工單位采用搭設(shè)建筑腳手架的方式，自上而下進(jìn)行硐室支護(hù)。

(6) 所有硐室噴漿采用濕式噴漿工藝，代替干式噴漿。工程處于高溫、高濕的環(huán)境，干式噴漿存在回彈率高、粉塵大、噴漿質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點[9]。濕式噴漿改善了工人的作業(yè)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，還能保護(hù)作業(yè)人員的職業(yè)安全健康。

(7) 管纜井全長為98 m，為長距離天井。為加快管纜井施工，在管纜井中間增加聯(lián)絡(luò)道，分上下兩段同時施工管纜井，上下兩段管纜井之間預(yù)留3 m巖柱，待擴(kuò)刷成形后爆破3 m巖柱，貫通兩井?？s短建井工期30 d。

2.3創(chuàng)新管理模式

(1) 為使水泵房礦建、土建、安裝工程合理進(jìn)行交叉作業(yè)，礦、土、安總體發(fā)包進(jìn)行招標(biāo)，所有工程由一家施工單位進(jìn)行施工，減少因中間環(huán)節(jié)交接不善影響工程進(jìn)展。

(2) 打破管理部門和專業(yè)界限，形成施工指導(dǎo)小組。專業(yè)管理劃分為電氣、設(shè)備、礦建，三個專業(yè)設(shè)置專人與設(shè)計院和施工單位溝通，減少因?qū)I(yè)屬性強(qiáng)造成設(shè)計和管理理解不透導(dǎo)致的施工失誤。

3　結(jié)　語

三山島金礦深部某中段臨時排水系統(tǒng)于2015年10月底開始施工，在2016年2月底排水試車成功，排水系統(tǒng)正式投入使用，超前5 d完成所有工程。在以往三山島金礦大型系統(tǒng)工程建設(shè)中，多采用設(shè)計、管理、施工整體發(fā)包模式，由承包單位管理施工。在此項排水系統(tǒng)工程建設(shè)中，由礦山獨自進(jìn)行工程管理，靈活協(xié)調(diào)設(shè)計方與施工方之間的聯(lián)系，在充分發(fā)揮了礦山工程技術(shù)人員的管理能力的同時降低了工程管理成本，為以后礦山工程管理提供了寶貴的經(jīng)驗。

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2016￣05￣17)