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罗河铁矿井下水仓结构分析及设计改进
2019-01-09
水仓是矿井建设工作中的一项重要井巷工程,传统设计的罗河铁矿井下水仓结构离散,有4条斜巷分 别连接2组沉淀池及水仓,无效工程占比较大。为提高水仓土建工程的设计利用率,改善本质功能,对水仓结构进 行集约化整合,提出清理斜巷、沉淀池、水仓的整体结构设计方案,仅需设计1条斜巷连接2组沉淀池及水仓,并采用 隔断方式形成独立功能区,便于施工和维护,减少了建设投资,并降低了运营成本
Series No. 510 金 属 矿 山 总第 510 期 December 2018 METAL MINE 2018 年第 12 期 罗河铁矿井下水仓结构分析及设计改进 何晓文 (安徽马钢罗河威尼斯人娱乐平台app有限责任公司,安徽 合肥 231562) 摘 要 水仓是矿井建设工作中的一项重要井巷工程,传统设计的罗河铁矿井下水仓结构离散,有 4 条斜巷分 别连接 2 组沉淀池及水仓,无效工程占比较大。为提高水仓土建工程的设计利用率,改善本质功能,对水仓结构进 行集约化整合,提出清理斜巷、沉淀池、水仓的整体结构设计方案,仅需设计1条斜巷连接2组沉淀池及水仓,并采用 隔断方式形成独立功能区,便于施工和维护,减少了建设投资,并降低了运营成本。 关键词 水仓系统 集约化 整体结构 隔断 设计改进 中图分类号 TD74 文献标志码 A 文章编号 1001-1250(2018)-12-175-04 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201812033 Structural Analysis and Design Improvement of Underground Water Sump in Luohe Iron Mine 1 He Xiaowen (Anhui Masteel Luohe Mining Co.,Ltd.,Hefei 231562,China) Abstract The water sump is an important well lane project in the mine construction work. The water sump structure in the traditional design is discrete,there are four slants connected with two sets of desilters and water sumps,and the proportion of invalid engineering is relatively large. In order to improve the design utilization rate and improve the essential functions of the water sump civil engineering projects,intensive integration of the water sump structure was carried out,and an overall structural design plan for clearing sloping lanes,sedimentation pools,and water sumps was put forward,only one slant is de⁃ signed to connect two sets of desilters and water sumps. and an independent functional area was formed by using an isolation method to facilitate construction and maintenance,and reduce construction investment and production costs. Keywords The water sump system,Intensive,Integral structure,Partition,Design improvement 1 技术背景 安徽马钢罗河铁矿开采规模300万t/a,正常地下 巷、4个绞车硐室等无沉淀、贮水功能。 3 设计改进 3 水涌水量4 809 m /d。井下水仓由2组独立的巷道组 在保证水仓本质功能与安全的前提下,对水仓 结构进行集约化设计改进,将原6个独立结构优化为 2个,即:进水平巷、联络平巷、绞车硐室构成“零水平 结构”,沉淀池、水仓及配水巷构成“负水平结构”,对 负水平结构的巷道采用工程隔断,形成各自独立的 沉淀区、贮水区、配水巷。 3 3 成,1#水仓容积为 2 920 m 、2#水仓容积为 3 796 m , 3 总容积为 6 716m 。水仓之间岩柱≥8 m,且不得漏 水。原设计时,水仓结构实际由 6 个独立结构组成, 进水平巷、联络平巷、绞车硐室布置在零水平,2组独 立的沉淀池、水仓及水泵房配水巷布置在 5 个负水 平。水仓平面布置结构如图1所示。 3. 1 平面布置 2 存在问题 在水仓系统中,仅有沉淀池及水仓本体工程具 整体划分为±0 m、-5 m 两个水平进行设计规 划:±0 m 水平布置进水平巷、排泥硐室、绞车硐室、 水沟等辅助工程;-5 m水平经 2组沉淀池溢水墙、水 仓隔墙、泵房隔墙等隔断后形成 5 个独立的平巷,布 置沉淀池、水仓、水泵房配水巷等工程;为连接±0 m、-5 m 两个水平,仅设置 1 个沉淀池斜巷至负平面 有沉淀、贮水主体功能,其他辅助工程都是为施工、 维护、清理配套服务。传统水仓存在无效工程量较 大、结构分散的缺陷,施工难度大,工期长,投资较 高。如 4 条下山斜巷,有效容积率仅为 50%,联络平 收稿日期 2018-11-12 作者简介 何晓文(1968—),男,高级工程师。 · 175 · 总第510期 金 属 矿 山 2018年第12期 结构最低点(沉淀池 8)。集约式整体结构水仓平面 布置示意如图2所示。 3 . 2 纵向布置 ±0 m 平面纵向设计:自井底车场 1→沉淀池斜 3. 3 施工顺序 施工顺序是集约式整体结构水仓的关键技术。 因为只有1条沉淀池斜巷连接零水平和负平面,必须 将负平面所有巷道、支护、安装等工程综合考虑,编 制施工方案,再完成“测量放线→掘进→出渣→钻孔 →安装锚杆→锚杆注浆→挂网→喷浆→巷道起底→ 巷道底找平→巷道地面抹灰”等工程施工及验收后, 后退式进行“泵房隔墙浇筑及闸阀安装→内仓沉淀 池溢水墙砌筑及喷浆封闭→水仓隔墙浇筑→外仓沉 淀池溢水墙砌筑及喷浆封闭→内、外仓沉淀池吊桥 安装→斜道踏步浇筑→总水沟及支沟浇筑→动力、 通信、照明等线缆敷设→轨道敷设→压滤系统安装” 等工程施工。 巷 7 入口处的流水坡度设计为 5‰,矿坑水通过总水 沟、2条支水沟自流进入沉淀池8、12。 - 5 m 平面纵向设计:以水仓端部泵房隔墙 15 处 底板标高-4.6 m 为基准点,水仓 9、11→沉淀池 8、12 的流水坡度设计为3‰。为适应机械化施工,-5 m平 面巷道净断面推荐值≥宽 4 550 mm×高 3 100 mm。 当水仓容积较大时,在满足工程地质条件下,优先扩 大水仓宽度,增加有效贮水量。负平面底板标高不 宜过低,巷道断面不宜过高,否则将导致水泵吸程较 大,影响排水能耗。集约式整体结构水仓纵向布置 如图3所示。 · 176 · 何晓文:罗河铁矿井下水仓结构分析及设计改进 2018年第12期 在水仓隔墙17施工前,必须完成内仓所有工程的 施工、整改及工程验收。在外沉淀池溢水墙 18 施工 前,必须完成外仓所有工程的施工、整改及工程验收。 井,即可进行正常清理;清理维护水仓时,先清理维 护沉淀池,待溢水墙底部排泥孔露出后,抽出闸板, 水仓内淤泥可自流进入沉淀池,继续排泥工作。 通过沉淀池吊桥,人员可以进行水仓观测检查、 溢水槽口检查及调节,沉淀池内漂浮物清理等日常 维护工作。 3 . 4 功能分割 功能分割是集约式整体结构水仓的核心技 术。-5 m平面的平巷工程包含 5个部分,即:水泵房 配水系统、内仓沉淀区、内仓贮水区、外仓沉淀区和 外仓贮水区。 4 实施效果 (1)减小基建投资。在保证水仓有效容积的前 水泵房配水系统与传统结构水仓一致,设置泵 房隔墙15,并预埋无缝钢管及配套闸阀,任一组水仓 可独立、也可合并向泵房配水巷进水,主排水泵通过 配水小井抽水排出坑外。 提下,传统水仓(I)与整体结构水仓(II)进行对比:减 3 少基建工程量(I-II)1 477.71 m ;增加吊桥 2 座、隔水 3 墙 1 道、溢水墙 2 道等支护安装工程量 88.44 m 。整 体结构水仓可减小基建投资约85万元。具体见表1。 内、外水仓在水仓联巷 10 近内仓侧设置水仓隔 墙 17,水仓隔墙为完全不透水结构墙,砖砌结构,墙 厚0.5 m,C15砂浆内外粉刷,周边巷道≥8 m内喷射防 渗混凝土支护处理。 同组沉淀池、水仓之间设置沉淀池溢水墙 16、 18。溢水墙墙体不透水,砖砌结构,墙厚 0.5 m,C15 砂浆内外粉刷。墙上方留出 1.8 m净空高度,上口居 中设置溢水槽口,槽口宽×高=1 000 mm×500 mm, 闸板调节溢水高度。墙底部居中设置排泥孔,并在 沉淀池侧孔口设计抽出式闸板,正常时闸板为常闭 状态。 沉淀池最高水位上方悬空设置沉淀池吊桥21,宽 度1.5 m,桥面上方拱顶净空≥1.8 m,桥身设计采用玻 璃钢或 PVC 等耐腐蚀材料制作,间隔 2~3 m 布置玻 璃钢锚杆,锚杆与桥面连接件采用玻璃钢或 PVC 型 材,螺栓紧固连接,桥面敷设网格状玻璃钢或PVC板。 (2)减小维护清理成本。与原设计相比,沉淀池需 加深约2 m,有效容积扩大66.7%,清理周期延长。水仓 清理时,排泥泵不需移位。综合成本可降低8万元/a。 (3)缩短施工工期。仅需施工 1 个斜巷,缩短施 工工期约2个月。 3 . 5 维护清理 集约式整体结构具有极其便于维护清理的优 点,也是其主要创新点之一。 5 创新点 清理维护沉淀池时,只需将排泥泵放入集泥小 (1)采用集约式整体结构设计理念。 · 177 · 总第510期 2)适用自动化平巷施工工艺。 金 属 矿 山 2018年第12期 sump[J]. Energy Technology and Management,2017(6):142-143 3] 何建华.竖井水仓的设计与施工若干技术问题探讨[J].黄金科 ( [ (3)可采用全自动排泥工艺。 学技术,2004,12(1):39-43. 6 结 论 ( He Jianhua. Discussion on the design and construction of shaft sump [J]. Gold Science and Technology,2004,12(1): 39-43. 1)减少基建工程量,节省工程投资。 2)结构简单,便于施工,缩短工期。 3)维护清理方便,降低生产成本。 4)遵循水仓设计的本质安全。 5)本设计改进在马钢罗河铁矿推广应用,效果 良 好 。 已 授 权 实 用 新 型 专 利(专 利 号 ZL 2017 2 539516.9)。 [ 4] 许永杰,祝启斌. 矿井水仓设计优化与分析[J].能源与环保, ( 2014(11):33-34. ( Xu Yongjie,Zhu Qibin. Optimization and analysis of design of mine ( sump[J]. Energy and Environmental Protection,2014(11):33-34. ( [ 5] 邱占宏,冯 翔.矿井设计中如何提高水仓容积和容积率[J].内 蒙古煤炭经济,2015(1):159-159. Qiu Zhanhong,Feng Xiang. How to improve water storage capacity and volume rate in mine design[J]. Inner Mongolia Coal Economy, 1 2 015(1):159-159. 参 考 文 献 [ 6] 黄超群.矿井井壁淋水防止技术[J].现代威尼斯人娱乐平台app,2016(1):250-257. Huang Chaoqun. Technology for prevention of flooding in mine [ 1] 王云敏.现代采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,2011:1156- walls. Modern Mining,2016(1):250-257 1159. [ 7] 张立新,李长洪,赵 宇,等.北洺河铁矿深部巷道支护数值模拟 Wang Yunmin.Modern Mining Manual[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2011:1156-1159. 研究[J].金属矿山,2008(10):43-47. Zhang Lixin,Li Changhong,Zhao Yu,et al.Numerical simulation study on support of deep roadway in beiminghe iron mine[J]. Metal Mine,2008(10): 43-47. [2] 张 鸿.井下开放式水仓的设计和应用[J].能源技术与管理, 017(6):142-143. Zhang Hong. Design and application of underground open water 2 (责任编辑 石海林) · 178 ·
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