矿山井巷灾害治理：溜井加固技术的实践
一、引言：溜井 —— 矿山生产的咽喉与灾害重灾区
1.1 溜井在矿山井巷系统中的核心作用
在矿山井巷工程庞大而复杂的体系里，溜井宛如一条关键的 “垂直动脉”，串联起矿山的各个中段采场与下部运输系统，肩负着矿石和废石垂直转运的重任 。其运行的通畅程度，如同人体血液循环是否顺畅一样，直接决定着矿山生产效率的高低。
以锡矿山南矿为例，其采用竖井开拓，竖井为箕斗一罐笼混合井。多阶段垂直溜井发挥着核心纽带作用，9 - 25 中段之间，通过不同中段的矿石溜井相互衔接，如 9 中段矿石溜井连接 9 - 13 中段，13 中段矿石溜井连接 13 - 19 中段等。各阶段采下的矿石，经由这些溜井，汇聚至 25 中段装矿站，随后装入箕斗，经竖井提升至地面。这套溜井系统是箕斗提升系统高效运作的前置核心设施，一旦溜井出现故障，无法正常转运矿石，采场开采出来的矿石就会大量积压，后续的运输、提升等环节也会被迫中断，进而导致全矿生产链陷入停滞，经济损失不可估量。
1.2 溜井破坏的灾害性后果与加固治理必要性
溜井在长期的运行过程中，面临着诸多严峻考验，极易受到多种因素的影响而遭受破坏。从地质条件来看，如果溜井所穿越的岩层较为松软，节理裂隙发育广泛，那么在矿石的冲击和地压作用下，就很容易出现片帮、塌方等严重病害；而矿石自身的物理机械性质，如硬度大、块度大，在溜放过程中也会对溜井井壁造成强烈的冲击和磨损。
锡矿山南矿的 13 中段矿石溜井就是一个典型案例，该溜井部分设计穿过长龙界页岩，岩石硬度系数仅为 f = 4 - 6 。长期受到溜放矿石的冲击，其磨损情况极为严重。1986 年资料统计显示，该矿石溜井平均磨损率为 8.36mm / 万 t 。经过多年的运行，直径从最初设计的 3.6m，逐步扩大到平均数 5.5m，在井口以下 32 - 48m 段，直径更是扩大到 7.18m；井口下 48 - 80m，磨损扩大到 7.99m，最大直径甚至达 9.01m 。从 1980 年至 2002 年，该溜井先后进行过 6 次大修理，修理费用累计高达 238 万元。
再看许昌铁矿，其主溜井于 2007 年建矿，一期设计生产能力 200 万 t/a 。主溜井高 120.3m，净直径 3.5m，其中上部矿仓高 13m，净直径 6m 。主溜井一 200、一 250、一 327m 水平段于 2012 年 6 月中旬投入使用，至 2013 年 5 月累计通过矿石 50 万 t 。然而，在生产过程中，由于受到多种不利因素的影响，如主溜井西北方向约 27m 处为 F 断层，受断层影响，井壁一 300m 位置节理发育且有渗水现象；一 200、一 250m 两中段卸矿口格筛损坏后未能及时修补，致使矿块多大于 600mm，对井壁冲击较大；处理堵塞事故时爆破对井壁损伤大等。导致经常有钢纤维混凝土、钢筋网脱落，溜井堵塞频繁发生，主溜井井壁、上部矿仓壁塌落，至 2013 年 5 月，从上部矿仓下口向上垂直破坏高度达 38m，矿仓直径由原来的 6m 扩大成下口 8m、中部 13m、上部 8m 的椭球体，断面积由圆形变为椭圆形，已破坏至一 280m 水平，且还有继续向上塌落的迹象，严重危及一 327m 破碎硐室及一 250m 水平卸矿站的安全，正常生产也受到极大影响。
这些实例充分表明，溜井一旦遭到破坏，不仅会导致矿山生产中断，增加维修成本，还可能引发一系列安全事故，危及人员和设备安全。因此，溜井的加固治理工作至关重要，是矿山灾害防治工作中的核心课题，直接关系到矿山的安全生产和经济效益。
1.3 本文核心内容框架
本文将深入探讨矿山井巷工程灾害治理中的溜井加固治理问题。首先，从溜井破坏的诱因展开分析，详细剖析地质条件、矿石特性、开采工艺等因素对溜井稳定性的影响机制。接着，系统梳理目前应用较为广泛的柔性与刚性加固技术体系，包括各类加固材料的性能特点、加固结构的设计原理等。结合典型工程案例，如锡矿山南矿、许昌铁矿等，对加固技术的实际应用效果进行验证和分析。
在阐述过程中，重点引入量化分析方法，如通过磨损率计算，精确评估溜井在不同工况下的磨损程度；运用围岩稳定性数值模拟，深入研究溜井周边岩体在加固前后的应力应变分布规律，为加固方案的优化设计提供科学依据。旨在为采矿现场提供一套具有高度可操作性的溜井加固方案与计算依据，助力矿山提升井巷工程的安全性和稳定性，保障矿山生产的高效、持续进行。
