范有才，徐萬(wàn)壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業(yè)公司，云南新平縣653400)

高深溜井在大紅山無(wú)底柱分段崩落采礦法中的應(yīng)用與改進(jìn)

范有才，徐萬(wàn)壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業(yè)公司，云南新平縣653400)

大紅山400萬(wàn)t/a采礦工程用大結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱分段崩落法開采，設(shè)計(jì)采用高深溜井出礦。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)中遇到的一系列技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了高深溜井降段封堵、技術(shù)改造、溜井上延、溜井管理與大修的技術(shù)改進(jìn)方案。

高深溜井;無(wú)底柱分段崩落法;大紅山;技術(shù)改造

在大紅山鐵礦400萬(wàn)t/a采礦工程中，為最大限度提升規(guī)模、降低成本，設(shè)計(jì)采用高深溜井出礦、集中水平運(yùn)輸，溜井深達(dá)180～245m，因礦山投產(chǎn)2年即超產(chǎn)(設(shè)計(jì)3年達(dá)產(chǎn))，生產(chǎn)任務(wù)繁重，溜井使用頻度過(guò)高，出現(xiàn)了一等系列技術(shù)問(wèn)題，制約和影響了采礦生產(chǎn)。通過(guò)認(rèn)真分析與改進(jìn)，取得了顯著的效果，同時(shí)也積累了較豐富的采礦生產(chǎn)管理、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，本文予以總結(jié)，為同類礦山提供一些借鑒。

1 溜井降段封堵

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大紅山400萬(wàn)t/a采區(qū)各分段的快速回采，須通過(guò)各穿脈聯(lián)道轉(zhuǎn)入持續(xù)生產(chǎn)，因此聯(lián)道溜井須進(jìn)行降段封堵。由于各分段過(guò)聯(lián)道的時(shí)間不同及溜井敞口過(guò)大，須在各分段對(duì)各溜井分別進(jìn)行橫向封堵，而封堵方式的合理性關(guān)系到生產(chǎn)的正常推進(jìn)。

溜井封堵位置為溜井口下3.5m處，封堵方式采用先錨固后澆灌混凝土較合理可行。封堵前為保證施工安全可靠，在溜井內(nèi)用礦石填充至指定高度，并在礦堆上用細(xì)砂鋪平，再用塑料袋等密封性材料覆蓋作為隔離層;然后在溜井口下2m處平行并以85cm的間距打11根錨桿(Φ20mm×2.5m螺紋錨桿);最后在隔離層上澆注厚度為3m的C20混凝土。此方式解決了溜井降段封堵的技術(shù)問(wèn)題，大大改善了使用的安全性，滿足了生產(chǎn)的需求，達(dá)到了生產(chǎn)合理接替的預(yù)期效果。

2 溜井技術(shù)改造

大紅山井下400萬(wàn)t/a采區(qū)，因無(wú)底柱分段崩落法大規(guī)模采礦的工藝特性及礦體品位分布的不均衡性，上下分段須長(zhǎng)期共用溜井，以滿足供礦量與質(zhì)量均衡配礦的要求。而各分段溜井為直通溜井，上分段出礦時(shí)，礦石碰撞井壁，在下分段產(chǎn)生飛石，進(jìn)入下分段巷道內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)帶來(lái)了較大的安全隱患。若不及時(shí)合理解決問(wèn)題，將嚴(yán)重制約采礦生產(chǎn)順利進(jìn)行及3年達(dá)產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)分析，須對(duì)溜井進(jìn)行改造，以滿足使用要求:

(1)為便于溜礦，在溜井與聯(lián)道交叉處設(shè)置斜溜口;

(2)為避免飛石傷及作業(yè)設(shè)備、人員，在溜井與聯(lián)道交叉處上部設(shè)置擋板;

(3)為防止鏟裝設(shè)備滑入溜井，及防止水進(jìn)入溜井，在溜井與聯(lián)道交叉處設(shè)置車擋，如圖1所示。

圖1 溜井的改造

具體實(shí)施上方法是:刷斜口，對(duì)需刷斜口位置進(jìn)行鑿巖爆破，鑿巖完成后將溜井內(nèi)礦碴放至聯(lián)道底板以下6～8m，使爆破后的礦碴進(jìn)入溜井，斜口與溜井成45°，長(zhǎng)4.8m，高4.1m，靠溜井一側(cè)寬6.6 m，靠聯(lián)道一側(cè)寬4.4m，斜口成型后在兩側(cè)墻澆筑混凝土，其中靠溜井端厚1.6m，另一端500mm?；炷翝仓笮笨趦魧挒?.4m;擋板施工，先在溜井位置搭好腳手架并鋪好木板，再在基巖上施工Φ20mm×1.5m的螺紋鋼錨桿，每根槽鋼兩側(cè)兩根錨桿為一組(錨桿間距150mm)，各組錨桿間距450～600mm，錨桿施工結(jié)束后，采用槽鋼與錨桿進(jìn)行焊接，焊接采用滿焊，槽鋼焊接結(jié)束后采用10mm的鋼板與槽鋼焊接，下部與斜口混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋的38kg鋼軌進(jìn)行焊接;車擋施工，在聯(lián)道內(nèi)靠溜井一端施工車擋，先在基巖中施工Φ20mm螺紋鋼錨桿，間距為500mm，排距為400mm，錨桿長(zhǎng)度為1200mm，嵌入基巖950mm，最后澆筑寬500mm、高300mm的混凝土形成車擋，長(zhǎng)度根據(jù)各溜井情況有所不同。

通過(guò)改造，滿足了使用要求，為上下分段同時(shí)出礦創(chuàng)造了較好的條件。

3 溜井上延

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大紅山井下400萬(wàn)t/a采區(qū)溜井?dāng)?shù)量、溜井直徑已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)任務(wù)的完成及產(chǎn)能的進(jìn)一步升級(jí)。

根據(jù)采區(qū)每日需達(dá)產(chǎn)量，及各分段需出礦量(回收率第一出礦分層按30%、第二出礦分層95%，第三出礦分層100%)，結(jié)合溜井日出礦能力進(jìn)行綜合考慮，需對(duì)不同分層的溜井上延至不同的分層。以主采區(qū)為例，在大規(guī)?？焖倩夭杉吧戏侄位夭尚璩跋路侄蔚臒o(wú)底柱分段崩落法采礦工藝的要求下，落頂分層需進(jìn)行松動(dòng)出碴，而落頂層缺少出碴溜井，經(jīng)分析，K603溜井上延至落頂分層較可行，能滿足使用要求。第一出礦分層回收率較低，經(jīng)測(cè)算，溜井?dāng)?shù)量能滿足要求，不再上延。第二出礦分層需大量出礦，需針對(duì)不同位置及條件將K1002、K1003、K1004、K804等溜井上延。為減少溜井上延過(guò)多增加成本及高深溜井的管理維護(hù)難度，第三、第四出礦分層通過(guò)充分利用已上延溜井，上下分層共同使用來(lái)滿足使用要求。但因溜井離運(yùn)輸分層距離較近，生產(chǎn)組織難度大，需增加儲(chǔ)礦量。經(jīng)分析，對(duì)各溜井從運(yùn)輸層至第三出礦層的直徑擴(kuò)刷至4.2m(原直徑3m)是可行的。但在實(shí)施過(guò)程中，各溜井下段平面聯(lián)道工程還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，部分溜井振機(jī)還未安裝，很難利用溜井系統(tǒng)進(jìn)行排碴。由此制定了詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，對(duì)主要溜井的平面工程提前施工，并作為掘進(jìn)重點(diǎn)。平面工程施工的同時(shí)，有步驟地組織振機(jī)安裝。溜井上延因分段施工，采用普通法進(jìn)行掘進(jìn)。為保證施工安全，采用“先下后上”的分段施工原則，采用先導(dǎo)小井，再刷大成井的方法進(jìn)行施工，主要工序有搭設(shè)工作臺(tái)、鉆眼爆破、裝巖，輔助工序則有撬浮石、通風(fēng)、接管線等。

4 溜井管理

大紅山在高深溜井的使用過(guò)程中，為了提高溜井的效率，避免對(duì)持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)造成影響，采取了一些管理措施，主要有:

(1)設(shè)置溜井口車擋(采區(qū)內(nèi)設(shè)置泄水孔)，避免積水流入溜井;

(2)為減少對(duì)溜井振動(dòng)放礦機(jī)和放礦口的破壞，嚴(yán)格控制溜井存礦高度大于10m;

(3)下達(dá)溜井放礦指令后，應(yīng)確保各溜井每班放礦一列車以上，以防止溜井堵塞;

(4)礦石尺寸≥850mm的大塊須鏟到指定地點(diǎn)集中進(jìn)行二次爆破，不允許放入溜井;

(5)出礦時(shí)溜井口原則上不予噴水，粉塵濃度大時(shí)需作噴霧式灑水裝置;

(6)為確保出礦安全，溜井位置應(yīng)配置照明、警示燈、警示牌及安全護(hù)欄等。

5 溜井大修

盲溜井大修的安全措施是臨時(shí)性的措施，待溜井大修作業(yè)完畢后需拆除，以保證溜井的功能正常使用。大紅山通過(guò)施工工藝摸索、方案優(yōu)化，安裝可行性研究，形成了一套可行的盲溜井大修操作法。與傳統(tǒng)的施工方法相比，該工藝在保證溜井大修工程質(zhì)量、安全、工期上有明顯的優(yōu)勢(shì)，可使盲溜井大修施工工效得到大幅提高，同時(shí)可大幅度節(jié)約成本。

盲溜井大修安全措施主要是在大修的溜井上部?jī)蓚€(gè)分段高度處，先將礦石填滿，然后在最上面的分段高度處溜井井筒上方懸掛溜井專用安全氣囊，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照一定的安全傾角搭安全棚，安全棚用槽鋼鋪滿整個(gè)溜井井筒斷面，上面用竹筏加鋪。然后繼續(xù)下放礦石到該安全平臺(tái)的下分段，在該分段澆注混凝土加錨桿平臺(tái)，澆注的時(shí)候預(yù)留PVC管炮孔和通風(fēng)口，通風(fēng)口兼做安全氣囊掛繩孔口。待混凝土平臺(tái)養(yǎng)護(hù)凝固好后，下放溜井井筒內(nèi)礦石至放空。放空后在檢修位置上方懸掛安全氣囊即可開始溜井的大修作業(yè)。

盲溜井大修安全措施主要由安全氣囊、槽鋼安全棚、混凝土安全平臺(tái)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)組成。其中安全氣囊為專用安全氣囊，從國(guó)內(nèi)專業(yè)廠家定制。槽鋼安全棚由錨桿固定在分段口和井筒壁上，安全棚的橫擔(dān)由工字鋼組成?；炷涟踩脚_(tái)為C30標(biāo)號(hào)混凝土加錨桿澆注在分段口井筒內(nèi)。

如圖2所示，實(shí)施過(guò)程中將整個(gè)盲溜井安全措施分成3段完成，即380～400m、400～420m、420～440m。每一段的安全措施都起著不同的作用。整個(gè)安全措施施工從上往下采用流水作業(yè)，先在420～440m懸掛專用安全氣囊，待安全氣囊正常發(fā)揮作用的時(shí)候，再在420m分段搭建槽鋼安全棚，待420m分段槽鋼安全棚搭建好后，再在400m分段澆注混凝土安全平臺(tái)，待到混凝土安全平臺(tái)養(yǎng)護(hù)好后將420～440m的專用安全氣囊懸掛在380～400m分段之間。

圖2 溜井大修工藝

在大修的溜井上部?jī)蓚€(gè)分段高度處分別作安全措施，溜井上部更高處片幫等墜落物下落時(shí)通過(guò)第一平臺(tái)緩沖作用，對(duì)第二平臺(tái)的沖擊力大大減小，當(dāng)墜落物因塊度大等各方面的原因，第二平臺(tái)也不能發(fā)揮作用時(shí)，溜井井筒上方懸掛的安全氣囊進(jìn)一步起到緩沖作用，同時(shí)在聽到?jīng)_擊異響后，利用安全氣囊被異物打通后放氣的時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)維修人員能安全撤離。將礦石填滿至最上分段高度處，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照礦石自然堆積的安全傾角搭建上分段安全棚，操作便利、可行。再向下分段繼續(xù)下放礦石到相應(yīng)的操作平臺(tái)，依次進(jìn)行，操作有序、合理。因澆注后上下完全封閉，在澆注混凝土加錨桿安全平臺(tái)時(shí)預(yù)留PVC管通風(fēng)口，通過(guò)預(yù)留孔可形成上下貫穿風(fēng)流，有利于通風(fēng)，同時(shí)因安全氣囊上方需要用繩索懸掛，預(yù)留孔可兼作懸掛繩道，另此預(yù)留孔也可作為大修完成后拆除安全平臺(tái)的爆破自由面。充分利用了操作平臺(tái)的有限空間實(shí)現(xiàn)操作使用功能上的完備性?；炷疗脚_(tái)凝固養(yǎng)護(hù)好后，放空溜井井筒內(nèi)礦石，并在維修工作面上方2～2.5m高處用繩索懸掛安全氣囊，此安全氣囊采用高強(qiáng)度合成纖維織物雙面涂覆高性能橡膠經(jīng)縫紉、粘合制成，具有高強(qiáng)抗沖擊性能、耐磨、可任意折疊等特點(diǎn)。安全氣囊除作為安全緩沖作用外，還可阻擋粘附在本段溜井壁上的碎石墮落。

大紅山2010年初主要對(duì)3個(gè)溜井實(shí)施大修，通過(guò)對(duì)溜井大修工程實(shí)施過(guò)程的跟蹤、分析與改進(jìn)，共節(jié)約113.25萬(wàn)元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

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2011－04－21)

范有才(1979－)，男，云南麗江人，工程師，工商管理碩士，主要從事采礦技術(shù)及生產(chǎn)管理工作，Email:fyc1220@163.com。