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露天坑回填与井下局部坑道封闭的施工方法

708 编辑：北方有色网来源：安徽铜冠产业技术研究院有限责任公司

2025-10-21 14:26:23

权利要求

1.一种露天坑回填与井下局部坑道封闭的施工方法，其特征在于：包括如下步骤;

S1：露天坑回填

使用水泥、河沙、排土场废料、尾砂、HDPE膜等材料，对露天坑底部及边坡进行回填治理，具体操作步骤如下;

S11：露天坑与井下浅部工程通道封闭

将露天坑底与井下浅部中段之间的联合通道采用水泥、河沙、钢筋等材料进行封闭，封闭时先将周边的淤泥、积水等杂物清理干净，随即向周围岩体打入锚杆，搭设钢筋网模板形成封闭墙结构，浇筑混凝土，待养护28d后拆除模板;

S12：露天坑坑底清理整平

将露天坑底部清理整平，浇筑一层高度约5cm混凝土垫层，纵、横向坡度宜在3%～5%，待养护龄期达到7d后，铺设一层厚度为1mm的HDPE复合土工膜起到防渗作用，在坑底与边坡交汇处设置导流管，利于渗沥液的导流;

S13：露天坑上部回填治理

在HDPE复合土工膜上回填粘土，压实厚度应控制在55～60cm，并确保无树根、树刺等锋利杂物损坏土工膜;随后将选矿场分选出的尾砂料浆与水泥混合填充至标高+20m处，料浆浓度不得低于68%，28d的抗压强度不低于1.0MPa;

S14：露天坑边坡治理

将露天坑周围边坡进行削坡处理，至坡角控制在35°～42°，在边坡上播种绿植、小草等植被，加固边坡的稳定性，对于坡度较大且岩石结构面较破碎区采用混凝土喷浆加挂网治理方式，边坡台阶处设置宽度约为40cm的排水沟;

S2：井下浅部中段局部巷道封闭

为防止浅部老旧工程在水力作用下围岩条件变差，突发大面积垮塌威胁主要井筒及井下深部作业安全，因此需在浅部中段巷道局部设置封闭墙，以阻断浅部与主要井筒及深部之间的联络通道，具体操作步骤如下;

S21:封闭中段位置确定

标高-388m以下为深部作业，-388m以上为浅部作业，浅部包含-214m、-257m及-345m等中段，为阻断深部与浅部之间的联络通道，确保浅部工程不影响深部正常作业，需确定合适的封闭位置，经现场勘察确定在-345m中段局部巷道施工封闭墙;

S22：封闭墙厚度确定

按抗压强度、抗剪强度、渗透条件计算封闭墙厚度取其最大值，并综合考虑构筑封闭墙岩体为易风化闪长岩，坑下水为酸性，墙体厚度适当增大，因此确定封闭墙厚度为2.5m;

S23：封闭墙施工

选择岩性较好的位置进行封闭墙施工，首先将周边杂物清理干净，往巷道周围岩体内打入SR16-500锚杆，布设钢筋网和模板，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥、河沙、水制成混凝土浆浇筑成型，养护28d拆模;

S3：深部与浅部之间主要井筒封闭

将浅部中段与深部中段连通的盲竖井、下矿溜井及回风井等进行封闭，阻断浅部中段与深部中段之间的联络通道，具体操作步骤如下;

S31：封闭井筒确定

浅部中段连通-388m以下主要包括-170m～-388m盲竖井、-345m～-388m回风井;

S32：井筒封闭方案

首先在-388m中段将盲竖井、回风井两侧联通巷道采用钢筋混凝土浇筑封闭墙，封闭墙厚度2.5m，然后从-345m中段盲竖井口填充尾砂料浆至井口，在井口浇筑混凝土井盖完成封闭。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及采矿、地质、安全技术领域，尤其涉及一种露天坑回填与井下局部坑道封闭的施工方法。

背景技术

[0002]在矿产资源需求量日益增加的大背景下，众多矿山企业由工艺相对简单的露采及浅部开采转至深部地下开采，采矿方式的转变也随之带来一系列问题。早期露天开采形成的巨大露天坑与井下浅部区域坑道之间存在联络通道，在大气降雨环境下，露天坑内短时汇集大量雨水经联络通道渗流至地下浅部工程;由于浅部资源早已开采结束，部分巷道工程年久失修，积水渗流现象下，浅部存留空区及巷道较易发生崩塌现象;同时浅部工程与深部工程之间存在较多的主要井筒，因此，浅部工程的安全稳定也直接关乎深部作业安全;另外，露天坑周围边坡在长时间雨水冲刷下极易发生垮塌，引发泥石流现象危害井下作业安全。

[0003]基于上述露天转地下开采过程中容易出现的安全问题，特此提出一种露天坑回填治理与井下局部坑道封闭的施工方法，旨在高效阻断深部采掘工程与露天坑及浅部工程之间的运输通道，保障深部作业安全。

发明内容

[0004]本发明要解决的技术问题是在露天转地下深部开采过程中，为防止大气降雨环境下露天坑边坡发生垮塌渗流至浅部地下工程，导致浅部地下采空区及坑道围岩稳定性变差，从而引发泥石流贯通至深部采矿作业，威胁人员安全。为此提出一种安全高效、封闭费用低的露天坑与井下局部巷道联合治理的施工方法。

[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种露天坑回填与井下局部坑道封闭的施工方法，包括如下步骤;

S1：露天坑回填

使用水泥、河沙、排土场废料、尾砂、HDPE膜等材料，对露天坑底部及边坡进行回填治理，具体操作步骤如下;

S11：露天坑与井下浅部工程通道封闭

S12：露天坑坑底清理整平

将露天坑底部清理整平，浇筑一层高度约5cm混凝土垫层，纵、横向坡度宜在3%~5%，待养护龄期达到7d后，铺设一层厚度为1mm的HDPE复合土工膜起到防渗作用，在坑底与边坡交汇处设置导流管，利于渗沥液的导流;

在露天坑底部铺设一层混凝土垫层，目的是为了结合HDPE膜发挥高效的隔水效果，混凝土垫层的厚度太小，其硬化后的隔水效果及刚性达不到要求，太高则会造成材料浪费、经济投入高，5cm厚度恰好能满足施工要求;纵横向坡度保持在3%～5%，是为了控制混凝土垫层的平整度，利于隔水和HDPE膜的铺设;HDPE膜的厚度则根据施工现场及工况要求，选定厚度为1mm;

S13：露天坑上部回填治理

当压实厚度低于55cm时，压实厚度过薄，粘土层可能无法有效地保护HDPE膜，导致土工膜在石头、粗砂等物体的作用下容易破损，且过薄的粘土层可能无法形成有效的隔水层，导致坑内积水渗流至浅部工程，影响深部作业安全;当压实厚度大于60cm时，过厚的粘土层会增加施工难度，包括压实、平整等工序的复杂性，且在边坡上回填过厚的粘土层，可能会增加边坡的荷载，对边坡的稳定性产生不利影响;故将压实厚度控制在55至60cm最佳;尾砂料浆浓度低于68%，不利于凝结硬化，后期强度受影响较大，28d强度低于1.0MPa，会影响上部隔水效果。

[0006]S14：露天坑边坡治理

露天坑周围坡角大于42°，在暴雨等极端天气条件下，这个角度范围内的边坡能够更好地抵抗水流的冲刷和侵蚀，保持边坡的完整性，有效避免危害矿山现场安全;若坡角小于35°，坡角过小会导致边坡过于平缓，增加了削坡和回填的工程量，施工难度增大;过小的坡角会占用更多的土地面积，降低了土地资源的利用率，因此坡角介于35°～42°范围内最佳。

[0007]S2：井下浅部中段局部巷道封闭

S21：封闭中段位置确定

S22：封闭墙厚度确定

S23：封闭墙施工

S3：深部与浅部之间主要井筒封闭

将浅部中段与深部中段连通的盲竖井、下矿溜井及回风井等进行封闭，阻断浅部中段与深部中段之间的联络通道，具体操作步骤如下;

S31：封闭井筒确定

浅部中段连通-388m以下主要包括-170m~-388m盲竖井、-345m~-388m回风井。

[0008]S32：井筒封闭方案

[0009]综上，本发明的技术效果和优点：

本发明采用露天坑底部防渗回填施工与井下浅部中段区域封闭相联合的方式，将井下深部作业与浅部已回采工程及露天坑进行隔断，防止在大气降雨等不利环境下，露天坑边坡及浅部老旧工程发生垮塌现象，威胁深部采矿作业，同时也相应治理了早期露天回采遗留的露天坑工程。

附图说明

[0010]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0011]图1为露天坑回填治理施工顺序示意图;

图2为露天坑边坡治理施工示意图;

图3为标高-345m中段封闭墙位置示意;

图4为封闭墙厚度计算公式及结果表格。

具体实施方式

[0012]一种露天坑回填与井下局部坑道封闭的施工方法，以某铜矿露天采坑回填治理与井下老区中段封闭施工为例，下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行详细说明。

[0013]使用P.O42.5普通硅酸盐水泥、河沙、排土场废料、尾砂、厚度为1mmHDPE膜等材料，对露天坑底部及边坡进行回填治理，施工步骤图如图1。主要包括露天坑与井下浅部工程通道封闭、露天坑坑底清理整平、HDPE复合土工膜铺设、露天坑上部回填治理。

[0014]S11：露天坑与井下浅部工程通道封闭

将露天坑底与井下浅部中段之间的联合通道采用水泥、河沙、钢筋等材料进行封闭，封闭时先将周边的淤泥、积水等杂物清理干净，随即向周围岩体垂直打入锚杆，搭设钢筋网及模板形成封闭墙结构。锚杆参数为SR16-500,钢筋网规格为F20-300´300，随后浇筑混凝土，待养护28d后拆除模板。

[0015]S12：露天坑坑底清理整平

标高-45.38m~-12.22m采用排土场废石料填充，表面清理整平，浇筑一层高度约5cm混凝土垫层，纵、横向坡度宜在3%~5%，待养护龄期达到7d后，铺设一层厚度为1mm的HDPE复合土工膜起到防渗作用，在坑底与边坡交汇处设置直径为10cm的半圆柱型导流管，用于渗沥液的导流。

[0016]S13：露天坑上部回填治理

HDPE复合土工膜铺设完成后，在其上方回填粘土，粘土压实厚度应55～60cm，并确保无树根、树刺等锋利杂物损坏土工膜;随后将选矿场分选出的尾砂与水泥混合制备成尾砂料浆填充，填充标高范围-11.5m~+20m。料浆浓度不得低于68%，28d的抗压强度不低于1.0MPa。

[0017]S14：露天坑边坡治理

将露天坑周围边坡进行削坡处理，至坡角控制在35°～42°，在边坡上播种绿植、小草等植被，加固边坡的稳定性，对于坡度较大且岩石结构面较破碎区采用混凝土喷浆加挂网治理方式，边坡台阶处设置宽度约为40cm的排水沟。见图2所示

[0018]S21:封闭中段位置确定

标高-388m以下为新区作业，-388m以上为老区作业，老区包含-214m、-257m及-345m等中段，为阻断新老区之间的联络通道，确保老区工程不影响新区正常作业，需确定合适的封闭位置。标高-214m中段、-257m中段巷道损坏程度大，巷道中存留大量的积水，人员通行困难，不利用施工封闭墙。基于此，本发明选择在标高-345m中段封闭3道封闭墙，具体施工位置图见图3所示。

[0019]S22：封闭墙厚度确定

按抗压强度、抗剪强度、渗透条件计算封闭墙厚度取其最大值，其计算公式及表格如图4所示，

经上述计算，综合构筑封闭墙岩体为易风化闪长岩，坑下水为酸性，墙体厚度适当增大，因此确定封闭墙厚度为2.5m。

[0020]为彻底避免露天坑及浅部工程影响深部作业，在标高-345m中段施工封闭墙的基础上，梳理浅部与深部之间主要联络井筒，进行封闭。

[0021]S31：封闭井筒确定

浅部中段连通深部标高-388m以下主要包括-170m~-388m盲竖井、-345m~-388m回风井以及-345m~-523m人行通风井。

[0022]S32：井筒封闭方案

首先将盲竖井、回风井、人行井内的杂物清理干净，其次在标高-388m中段井底联通巷道两侧位置，施工封闭挡墙;向周围岩体垂直打入SR16-500锚杆，采用焊接方式将锚杆与钢筋网连接，随即安装模板浇筑混凝土形成底部结构，待28d养护龄期达到后，在标高-345m中段井筒口填充尾砂料浆至井口，料浆浓度为68%，28d的抗压强度不低于1.0MPa。

[0023]因此，本发明专利采用露天坑回填治理与井下浅部巷道施工封闭墙形式来降低对深部采矿作业的影响，不同于一般的露天坑回填和巷道封闭。在露天坑底部施工一层HDPE土工复合膜和数条排水沟能最大程度避免坑内积水渗流至浅部老旧工程，从而降低岩体强度影响深部作业安全，另外通过降低边坡倾角和播种植被能有效增加边坡稳定性，防止边坡垮塌。同时，在浅部中段合理位置施工封闭墙和填充井筒能有效降低施工成本，并且高效阻断通往深部作业的联络通道，进一步保障深部作业安全。

[0024]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(4)