大倾角溜井在云南会泽矿山的成功运用

金晓云

(云南驰宏锌锗股份有限公司会泽分公司采选厂, 云南会泽县 654212)

大倾角溜井在云南会泽矿山的成功运用

金晓云

(云南驰宏锌锗股份有限公司会泽分公司采选厂, 云南会泽县 654212)

阐述了云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿山采选厂自主设计并施工的主溜井的实际运用情况,并分析制定了其使用和维护方面的保障措施,从该公司2008,2009年的运行效果看,其做法和设计思路对同类矿山有一定借鉴意义。

大倾角溜井;掘进废碴;溜井加固;废石充填

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽采选厂为云南驰宏锌锗股份有限公司下属的生产单位,会泽采选厂有两个矿山,一个是以开采氧化铅锌矿石为主(简称1号矿体),另一个是以开采硫化铅锌矿石为主(8号矿体和10号矿体),年开采氧化矿石10万t,硫化矿石60万t。

目前采矿深度已至1200m标高以下,正在进行深部资源接替工程的施工,属深井采矿。会泽采选厂井下主溜井是存储与转运矿岩的重要设施,布置合理与否对矿山采矿成本的影响极大,根据云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿山采选厂其特有的地质特征,采选厂设计并施工了1号矿体深部资源接替工程的三条大倾角主溜井。

1 矿区地质概况

会泽矿区位于扬子准地台西南缘的滇东北凹陷盆地中,处于小江深断裂带和昭通-曲靖隐伏深断裂带间NE构造带、SN构造带及NW构造带的构造复合部位,是我国著名的铅锌锗产地之一。

矿体赋存在矿山厂逆断层上盘,矿山厂背斜南东翼下石炭统摆佐组地层中上部粗晶白云岩和灰色灰岩中。矿体顶、底板与围岩界线清楚,沿层产出矿体产状与地层基本一致,走向北45°～50°东;倾向南东,倾角上缓下陡,在45°～55°之间,一般为51°。

矿体在剖面上呈似层状、透镜状,平面上呈条带状、透镜状。矿体总体形态、产状都比较稳定,平面上中部厚大,在矿体走向和倾向端部变薄或分支尖灭。未发现较大规模的断层,断层对矿体完整性没有影响。但北西向节理对氧化矿体形态有所影响,矿体在节理两侧有膨胀和收缩现象。

2 大倾角溜井设计依据

1号矿体深部资源接替工程的施工中充分吸取了上部开拓系统中局部出渣与卸矿单独成井不尽合理,造成基建投资成本增加的弊端,又最大限度地利用已竣工的溜井与上部充填、排水、通风系统工程有效衔接,在布置溜井时充分考虑矿体赋存的真实情况,在矿体下盘适当位置每间隔75m合理布设一个溜井,溜井倾角60°左右,每一中段设计施工3～4个溜井,距离中段平巷8m左右利用溜井联络道与平巷贯通,一井多用。即采准形成之前本中段及下分段开拓、采准的掘进废石均通过本中段溜井进入溜井系统底部结构装车运入碴仓,采准形成后采场采出矿石利用铲运机倒入矿体下盘溜矿井进入中段出矿系统装车卸入储矿仓,最后通过竖井提运到地表进入选矿厂。

溜井设计共穿过上泥盆统宰格组三段、下石炭统大塘组、下石炭统摆佐组3个岩层,其中主要在下石炭统大塘组和下石炭统摆佐组。在1704m标高段局部有滴水,岩层总体稳固性较好,但部分地段,主要是岩层交界处或部份地段可能有破碎带需进行锚杆支护、喷锚支护,浇灌支护等临时性支护及永久性支护。

3 溜井使用情况

1号矿体深部(1764～1584m标高)间的溜井有3条,离矿体下盘20m左右,分别在5#剖面线、9#剖面线、14#剖面线,溜井为宽2.2m×高2.4m的矩形断面,溜井联络道为宽2.2m×高2.14m的三心拱断面,中段主溜井、中段矿仓储矿能力均为500t。

会泽矿山采选厂主溜井偶有垮冒现象,通过调查发现,采场溜井的主要破坏形式及功能丧失的主要表现是:井壁片垮导致溜井井径扩大、溜井无法封井和截井、堵塞、溜井联络道破坏。比如9号主溜井上部的破坏,就是因为该井位于下盘矿岩接触带,在溜井掘进过程中,大量工程用水进入岩体中,从而引起这些岩体弱化碎胀,承载能力大幅度下降而导致垮冒,因此主溜井的布置应尽量避开断层破碎带。

3.1 溜井破坏原因分析

(1)断层破碎带的影响是溜井破坏的主要原因之一。曾经破坏的几条溜井就处于断层破碎带,尽管在溜井设计时,认真考虑了溜井位置,但因断层带数量多、倾角又缓,许多溜井难以避开,是造成溜井在掘进和使用过程中垮冒的主要原因。

(2)溜井在各个分段水平都要与出矿联络巷相连,井与巷的交叉口往往是稳定性最差的部位,通常只是简单的拱架支护,再加上多水平卸矿的冲撞,使各个分段卸矿口附近的井筒破坏十分严重。

(3)溜井围岩条件本身就较差,再加上通过能力大,存在时间又长,应及时进行支护才能保持稳定,但大部分溜井都未采取必要的支护措施,即使采取了加固也是垮冒之后不得已而为之。

(4)溜井的使用过程中,有时空井卸矿,从而造成矿岩在数十米的井筒中连续冲撞,加剧了溜井片垮。各分段水平的积水不加阻止地流人井筒,造成溜井围岩的溶蚀、膨胀和软化,加速了溜井的破坏。

3.2 溜井管理措施与安全运行建议

(1)为防止人员不慎坠落,溜井在使用过程中必须要有筛网、阻车木(双层充填管,用倒楔锚杆、钢绳固定),暂时不用的小井要及时进行封堵或设立警示标志(见图1)。

图1 溜井隔筛及隔墙

(2)处理堵塞溜井需爆破时,应在每个相邻分段贯通口处放置“禁止通行”警示牌,并在放炮前通知作业点内及其它相邻工作面人员撤出,到安全地带进行避炮,并严格执行现场放炮确认制(见图2)。

图2 溜井贯通口

(3)处理溜井堵塞人员需系安全带且必须站在安全位置,防止摔伤、铁棍击伤,处理溜井故障或清理矿碴必须明确负责人,确定并落实防范措施。

(4)严禁溜井内进水,必须修筑防水墙、截水沟,阻止各中段的汇水流入溜井。放矿、碴前必须检查确认溜井内有无积水,若有积水,应先疏通排干,方能放矿、碴且人员不得在溜井漏口正前方,应点动放矿碴,并做好快速避退准备。

(5)根据采场变化的实际情况对溜井进行局部改进、改善和改造,如在空井状态下,利用块矿自然冲刷井壁,矿流将井内拐点处凸出部分冲刷掉,形成适合其流通需要的流通路径。鉴于会泽矿山采选厂井下系统已建成投产,可在大修时放空溜井,在安全作业前提下,加陡溜口底板坡度,增大振动放矿机台板倾角,扩大溜口流通断面,增大溜口底板光滑度,使之易于放矿。

(6)严禁大块矿石入井,对预防溜井堵塞有巨大作用,会泽矿山采选厂根据溜井经过地段矿岩体特性,井筒的大小长短适时对井筒进行跟踪,发现有大块或堵塞及时进行处置,此外,合理进行卸矿、放矿,控制溜井贮矿高度和溜放矿停歇时间,也可以在一定程度上减少和避免溜井堵塞。

(7)矿山正进行深部基建工程,该工程亦采用大倾角主溜矿井,分枝溜矿井多阶段出矿系统,建议主溜矿井应尽量布置在矿体下盘,并留足够厚度的保安岩柱。有条件时主溜矿井应充分利用现有的主溜矿井及贮矿仓。主、枝溜矿井应同步施工到位,防止在施工枝溜矿井和卸矿硐室时,对主溜矿井造成破坏。在主溜矿井关键部位运用微量爆破及岩层锚固技术。

会泽采选厂井下采空区目前正用开拓阶段碴仓里的掘进废碴充填,采空区充填可全部消耗掘进废石,实现井下废石“零”排放,从而大大减少空区充填所需的膏体充填量,大大节约采矿充填成本,以2009年为例,井下空区充填消耗掘进废石111166t,按目前180.11元/m3膏体充填料成本测算,共节约采矿生产成本11123413.49元。

[1]《采矿手册》编辑委员会.采矿手册(第2卷)[M].北京:冶金工业出版社,1991.

[2]《采矿手册》编辑委员会.采矿手册(第4卷)[M].北京:冶金工业出版社,1990.

[3]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社,1995.

[4]明世祥.地下金属矿山主溜井变形破坏机理分析[J].金属矿山,2004,(1):5～8.

[5]何标庆.紫金山金矿溜井堵塞原因分析及其预防[J].黄金,2005,(6):25～28.

2009-12-03)

金晓云(1972-),男,云南富源人,工程师,从事矿山采矿工程设计与管理工作,Email:jiny2005@163.com。