某石灰石矿山破碎硐室前墙修复设计.pdf

第50卷第3期有色金属设计Vol.50No.32023年9月Nonferrous Metals DesignSept.2023某石灰石矿山破碎硐室前墙修复设计李栓柱，田敏(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)摘要：某石灰石矿山采用露天开采，矿石通过平硐溜井系统运输，该系统运行多年后，破碎硐室前墙出现了破损，影响了该系统的安全稳定运行；结合破碎硐室的实际情况，选取了合适的破碎硐室前墙修复设计方案，对破损区域进行修复，确保该系统在剩余的服务年限内，能够安全稳定运行。关键词：破碎硐室前墙；破损；修复设计；安全稳定运行中图分类号：TD354文献标识码：B文章编号：1004-2660(2023)03-0007-07Repair Design of Front Wall of Crushing Chamber in a Limestone MineLI Shuanzhu,TIAN Min(Kunming Engineering&Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.,Ltd.,Kunming Yunnan 650051,China)Abstract:Open-pit mining is adopted in a limestone mine,and ores are transported through adit-pass system.After many years of operation of the system,the front wall of the crushing chamber is damaged,affecting thesafe and stable operation of the system.In combination with the actual situation of the crushing chamber,the re-pair design scheme for the front wall of the crushing chamber is selected to repair the damaged area to ensure thatthe system can operate safely and stably within the remaining service life.Keywords:Front wall of crushing chamber;Damage;Repair design;Safe and stable operation行过程中发现有耐磨钢板掉落的现象，经现场探0引言查，出料口上部的耐磨钢板已有局部脱落，为受某石灰石矿山采用露天开采，矿石通过平硐溜矿砸碰冲击破坏致使锚固钉脱落所致；矿石冲溜井系统运输到水泥厂，即矿石通过汽车运输到击破碎硐室前墙造成破损，破损位置距离破碎硐露天采场内主溜井，主溜井下部设置破碎硐室，室底板5m,破损区域为长约1.2m,宽约1m孔矿石破碎后，通过布置在平硐内的胶带和地表胶洞，目前破损洞口混凝土脱落，钢筋出露，能见带运输到水泥厂。该套运输系统运行多年后，破后部矿料。破碎硐室前墙破损现状见图1。碎硐室前墙出现了破损，破损区域混凝土脱落，从现场情况来看，破损区域的下部前墙内衬钢筋出露，能见到后部矿石，已经威胁到矿山的的耐磨钢板仍在，仅接近出矿口处有内衬耐磨钢安全生产。为此，需找到一种安全经济的破碎硐板脱落；经现场主管人员介绍，矿山在生产时间室前墙修复方法，修复破碎硐室前墙，让该系统内，曾放出过钢轨、钢筋及内衬钢板。从矿仓结在剩余的服务年限内安全稳定运行。构来看，见图2，仓壁1部分钢轨脱落的概率较1破碎硐室前墙现状高，假顶部分钢筋混凝土板已被破坏，内衬的耐磨钢板已脱落，仓壁1和假顶区域内的充填废石1.1破碎硐室前墙现状已不存在。矿仓两侧设置了耐磨钢板和钢轨加固，在运收稿日期：2023-05-18作者简介：李栓柱(1987一)，男，河南项城人，工程师。主要研究方向：采矿。8有色金属设计第50卷时会带动上部的配筋向下拔，拔出的同时带动前墙的混凝土产生破坏，而下部的配筋仅是向下弯折锚固，产生的影响相对较小；破损区域下部裂纹是由假顶破坏后板上部配筋向下受拉造成的墙体裂纹。1.2前墙后续破坏发展趋势分析从前墙目前破坏情况看，后续会继续扩大破坏的面积，因内衬的钢轨和耐磨钢板脱落和仓壁1的破坏，会改变矿仓出料口的结构，造成矿石流向前墙方向移动，前墙的破坏型式会有结构上的拉坏，图1破碎硐室前墙破损现状图演变成后续的矿石流磨损破坏，而前墙在假顶标高Fig.1 Current damage situation of front以上原设计无耐磨保护钢板，原假顶以上的前墙将wall of crushing chamber更不耐磨，同时由于受出矿口宽度限制，前墙因磨损破坏的范围相对有限，约为矿仓中心线两侧23m范围内。假顶及充填的废石会逐步脱落，并随矿石流放出，假顶配筋也会随矿石流放出，矿仓靠开挖后碎石填充防护钢轨假顶侧墙壁及加固钢轨会脱落，并随矿流放出，仓壁破坏区域向上会缓慢发育。仓壁1矿仓2破碎硐室前墙修复设计2.1前墙修复设计思路破碎硐室前墙出现破损，物料露出，从现场前墙破坏观察看，破损处周边墙壁无明显破坏迹象，勘查位置报告中要求开窗修复，但是开窗修复有以下缺假顶点：开窗后，壁后物料容易涌出，同时原前墙耐磨钢板壁后无加固钢板，无法抵御物料磨损；原出料卸料口口上部的假顶和矿仓壁及内衬耐磨钢轨均在溜井矿仓内部，如要修复只能将溜井放空，而安全规程中要求使用中的溜井严禁放空，同时即使放空，矿仓内部也需要施工一些坚固的临时设施方能避免溜井内落石对施工人员的伤害，修复时存在的安全隐患更大，问题更多。图2原设计矿仓出料结构图综上所述，开窗修复安全风险太大，不可Fig.2 Discharging structure of originally取，该次设计采用外侧加固修复方式，即对假顶designed ore bin和矿仓壁不做处置，仅将溜口处前墙进行加固，确保正常使用。前墙破坏的主要原因为矿仓内衬的钢轨脱2.2前墙修复设计方案落，仓壁1破坏、磨蚀后，充填废石进入矿仓内，修复方案要解决的问题有2个：原设计前同时放矿矿流冲击假顶，造成假顶底部的内衬锰墙可能会彻底破坏，修复前墙要能够抵抗矿石的钢板脱落，假顶靠跨中部分受向下压力最大，假侧压力；修复前墙要能够抵抗矿石的磨损。在顶破坏，矿石流向下夹带着破坏的假顶将假顶配这种情况下，修复前墙的结构型式有2种：钢筋向下拔，因假顶的上部配筋向下弯折锚固，而筋混凝土结构；钢结构。下部的配筋向上弯折锚固，假顶在向下移动的同李栓柱，田敏：某石灰石矿山破碎硐室前墙修复设计92.2.1钢筋混凝土结构方案该方案优点：现场容易取材，材料尺寸相对在原前墙的外侧，砌筑钢筋混凝土结构墙较小，比较容易在有限空间内作业，施工质量容500mm厚，与原前墙间采用耐磨钢板加固，混凝易控制，钢筋混凝土结构相对刚度大，适宜于对土采用钢纤维混凝土CF30,在矿仓两侧设置钢筋付矿石等物料。混凝土立柱，立柱截面为800mm1000mm,墙该方案缺点：需要立模板，搭设脚手架，辅内配筋与立柱钢筋搭接，立柱下部与现有底板嵌助作业较为繁琐，不易于观察仓内的破坏和变形固，沿立柱设锚杆（间距1000mm)与原有矿仓情况。两侧墙体锚固，初步测算，墙体和立柱高度约2.2.2钢结构方案19m。为抵抗仓内矿石的侧压力，墙体在竖向方钢结构方案的特点是利用型钢材料代替混凝向上每隔2.3m设置钢筋混凝土梁以增强墙体的土结构，但内部的耐磨钢板依然要设置，钢结构侧向刚度。钢筋混凝土结构方案见图3和4，图采用纵横梁结构。中尺寸单位均为mm。该方案优点：采用钢梁结构，结构看起来轻巧，仅需要搭设脚手架，不需要立设模板。锚杆该方案缺点：钢结构相对来说刚度小，结构左侧立柱变形较大，因该项目梁跨度较大，结构取材截面钢筋混凝土加固墙原设计额墙较大，长度较长，有限空间内吊装较为困难，钢矿仓中心线结构与已有的混凝土结构不易连接，有限空间内破碎硐室中心线二安装精度不易控制，施工难度相对偏大。右侧立柱从以上情况分析，推荐采用钢筋混凝土结构锚杆加固墙来解决前墙加固问题。10002.3前墙修复设计相关计算2.3.1矿仓中矿石压力计算(1)矿仓溜口水力半径R计算图3钢筋混凝土结构方案图(1)原设计主溜井溜口为斜溜口，矿仓溜口水力Fig.3 Reinforced concrete structure scheme(1)半径R可按下面的公式计算。(A-0.5a)(B-a)R=2(A+B-1.5a)8式中：500R水力半径，m;助梁008a矿石平均块度，m;700A溜口出口高度，m;B溜口出口宽度，m。700601 81经与矿山工程技术人员沟通交流，卸人主溜609SI700井的矿石块度为0800mm,矿石的平均块度a500在0.4m左右，该次计算取0.4m;溜口出口高钢筋混凝土加固墙度A设计值为4.0m,该次计算取4m;溜口出左侧立柱右侧立柱口宽度B设计的平均值为5.1m,该次计算取5.1m;根据以上数据，水力半径R计算值为500050003001.05m300$001000080Q(2)矿仓中单位水平面上垂直压力a的图4钢筋混凝土结构方案图(2)计算Fig.4 Reinforced concrete structure scheme(2)矿仓中矿石的贮存高度h=27.0m,20R=21.0m,h20R,视为深仓，其压力a可按下面