高深溜井在大红山无底柱分段崩落采矿法中的应用与改进

范有才，徐万寿，陈双云

(玉溪大红山矿业公司，云南新平县653400)

高深溜井在大红山无底柱分段崩落采矿法中的应用与改进

范有才，徐万寿，陈双云

(玉溪大红山矿业公司，云南新平县653400)

大红山400万t/a采矿工程用大结构参数无底柱分段崩落法开采，设计采用高深溜井出矿。通过对系统生产中遇到的一系列技术问题进行分析，提出了高深溜井降段封堵、技术改造、溜井上延、溜井管理与大修的技术改进方案。

高深溜井;无底柱分段崩落法;大红山;技术改造

在大红山铁矿400万t/a采矿工程中，为最大限度提升规模、降低成本，设计采用高深溜井出矿、集中水平运输，溜井深达180～245m，因矿山投产2年即超产(设计3年达产)，生产任务繁重，溜井使用频度过高，出现了一等系列技术问题，制约和影响了采矿生产。通过认真分析与改进，取得了显著的效果，同时也积累了较丰富的采矿生产管理、技术经验，本文予以总结，为同类矿山提供一些借鉴。

1 溜井降段封堵

随着生产规模的不断扩大，大红山400万t/a采区各分段的快速回采，须通过各穿脉联道转入持续生产，因此联道溜井须进行降段封堵。由于各分段过联道的时间不同及溜井敞口过大，须在各分段对各溜井分别进行横向封堵，而封堵方式的合理性关系到生产的正常推进。

溜井封堵位置为溜井口下3.5m处，封堵方式采用先锚固后浇灌混凝土较合理可行。封堵前为保证施工安全可靠，在溜井内用矿石填充至指定高度，并在矿堆上用细砂铺平，再用塑料袋等密封性材料覆盖作为隔离层;然后在溜井口下2m处平行并以85cm的间距打11根锚杆(Φ20mm×2.5m螺纹锚杆);最后在隔离层上浇注厚度为3m的C20混凝土。此方式解决了溜井降段封堵的技术问题，大大改善了使用的安全性，满足了生产的需求，达到了生产合理接替的预期效果。

2 溜井技术改造

大红山井下400万t/a采区，因无底柱分段崩落法大规模采矿的工艺特性及矿体品位分布的不均衡性，上下分段须长期共用溜井，以满足供矿量与质量均衡配矿的要求。而各分段溜井为直通溜井，上分段出矿时，矿石碰撞井壁，在下分段产生飞石，进入下分段巷道内，对生产作业带来了较大的安全隐患。若不及时合理解决问题，将严重制约采矿生产顺利进行及3年达产目标的实现。

经分析，须对溜井进行改造，以满足使用要求:

(1)为便于溜矿，在溜井与联道交叉处设置斜溜口;

(2)为避免飞石伤及作业设备、人员，在溜井与联道交叉处上部设置挡板;

(3)为防止铲装设备滑入溜井，及防止水进入溜井，在溜井与联道交叉处设置车挡，如图1所示。

图1 溜井的改造

具体实施上方法是:刷斜口，对需刷斜口位置进行凿岩爆破，凿岩完成后将溜井内矿碴放至联道底板以下6～8m，使爆破后的矿碴进入溜井，斜口与溜井成45°，长4.8m，高4.1m，靠溜井一侧宽6.6 m，靠联道一侧宽4.4m，斜口成型后在两侧墙浇筑混凝土，其中靠溜井端厚1.6m，另一端500mm。混凝土浇筑后斜口净宽为3.4m;挡板施工，先在溜井位置搭好脚手架并铺好木板，再在基岩上施工Φ20mm×1.5m的螺纹钢锚杆，每根槽钢两侧两根锚杆为一组(锚杆间距150mm)，各组锚杆间距450～600mm，锚杆施工结束后，采用槽钢与锚杆进行焊接，焊接采用满焊，槽钢焊接结束后采用10mm的钢板与槽钢焊接，下部与斜口混凝土浇筑时预埋的38kg钢轨进行焊接;车挡施工，在联道内靠溜井一端施工车挡，先在基岩中施工Φ20mm螺纹钢锚杆，间距为500mm，排距为400mm，锚杆长度为1200mm，嵌入基岩950mm，最后浇筑宽500mm、高300mm的混凝土形成车挡，长度根据各溜井情况有所不同。

通过改造，满足了使用要求，为上下分段同时出矿创造了较好的条件。

3 溜井上延

随着生产规模的不断扩大，大红山井下400万t/a采区溜井数量、溜井直径已无法满足生产需求，严重影响了生产任务的完成及产能的进一步升级。

根据采区每日需达产量，及各分段需出矿量(回收率第一出矿分层按30%、第二出矿分层95%，第三出矿分层100%)，结合溜井日出矿能力进行综合考虑，需对不同分层的溜井上延至不同的分层。以主采区为例，在大规模快速回采及上分段回采需超前下分段的无底柱分段崩落法采矿工艺的要求下，落顶分层需进行松动出碴，而落顶层缺少出碴溜井，经分析，K603溜井上延至落顶分层较可行，能满足使用要求。第一出矿分层回收率较低，经测算，溜井数量能满足要求，不再上延。第二出矿分层需大量出矿，需针对不同位置及条件将K1002、K1003、K1004、K804等溜井上延。为减少溜井上延过多增加成本及高深溜井的管理维护难度，第三、第四出矿分层通过充分利用已上延溜井，上下分层共同使用来满足使用要求。但因溜井离运输分层距离较近，生产组织难度大，需增加储矿量。经分析，对各溜井从运输层至第三出矿层的直径扩刷至4.2m(原直径3m)是可行的。但在实施过程中，各溜井下段平面联道工程还有相当长的距离，部分溜井振机还未安装，很难利用溜井系统进行排碴。由此制定了详细的网络计划，对主要溜井的平面工程提前施工，并作为掘进重点。平面工程施工的同时，有步骤地组织振机安装。溜井上延因分段施工，采用普通法进行掘进。为保证施工安全，采用“先下后上”的分段施工原则，采用先导小井，再刷大成井的方法进行施工，主要工序有搭设工作台、钻眼爆破、装岩，辅助工序则有撬浮石、通风、接管线等。

4 溜井管理

大红山在高深溜井的使用过程中，为了提高溜井的效率，避免对持续稳定的生产造成影响，采取了一些管理措施，主要有:

(1)设置溜井口车挡(采区内设置泄水孔)，避免积水流入溜井;

(2)为减少对溜井振动放矿机和放矿口的破坏，严格控制溜井存矿高度大于10m;

(3)下达溜井放矿指令后，应确保各溜井每班放矿一列车以上，以防止溜井堵塞;

(4)矿石尺寸≥850mm的大块须铲到指定地点集中进行二次爆破，不允许放入溜井;

(5)出矿时溜井口原则上不予喷水，粉尘浓度大时需作喷雾式洒水装置;

(6)为确保出矿安全，溜井位置应配置照明、警示灯、警示牌及安全护栏等。

5 溜井大修

盲溜井大修的安全措施是临时性的措施，待溜井大修作业完毕后需拆除，以保证溜井的功能正常使用。大红山通过施工工艺摸索、方案优化，安装可行性研究，形成了一套可行的盲溜井大修操作法。与传统的施工方法相比，该工艺在保证溜井大修工程质量、安全、工期上有明显的优势，可使盲溜井大修施工工效得到大幅提高，同时可大幅度节约成本。

盲溜井大修安全措施主要是在大修的溜井上部两个分段高度处，先将矿石填满，然后在最上面的分段高度处溜井井筒上方悬挂溜井专用安全气囊，利用溜井里面的矿石作为支撑，按照一定的安全倾角搭安全棚，安全棚用槽钢铺满整个溜井井筒断面，上面用竹筏加铺。然后继续下放矿石到该安全平台的下分段，在该分段浇注混凝土加锚杆平台，浇注的时候预留PVC管炮孔和通风口，通风口兼做安全气囊挂绳孔口。待混凝土平台养护凝固好后，下放溜井井筒内矿石至放空。放空后在检修位置上方悬挂安全气囊即可开始溜井的大修作业。

盲溜井大修安全措施主要由安全气囊、槽钢安全棚、混凝土安全平台、通风散热系统组成。其中安全气囊为专用安全气囊，从国内专业厂家定制。槽钢安全棚由锚杆固定在分段口和井筒壁上，安全棚的横担由工字钢组成。混凝土安全平台为C30标号混凝土加锚杆浇注在分段口井筒内。

如图2所示，实施过程中将整个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着不同的作用。整个安全措施施工从上往下采用流水作业，先在420～440m悬挂专用安全气囊，待安全气囊正常发挥作用的时候，再在420m分段搭建槽钢安全棚，待420m分段槽钢安全棚搭建好后，再在400m分段浇注混凝土安全平台，待到混凝土安全平台养护好后将420～440m的专用安全气囊悬挂在380～400m分段之间。

图2 溜井大修工艺

在大修的溜井上部两个分段高度处分别作安全措施，溜井上部更高处片帮等坠落物下落时通过第一平台缓冲作用，对第二平台的冲击力大大减小，当坠落物因块度大等各方面的原因，第二平台也不能发挥作用时，溜井井筒上方悬挂的安全气囊进一步起到缓冲作用，同时在听到冲击异响后，利用安全气囊被异物打通后放气的时间现场维修人员能安全撤离。将矿石填满至最上分段高度处，利用溜井里面的矿石作为支撑，按照矿石自然堆积的安全倾角搭建上分段安全棚，操作便利、可行。再向下分段继续下放矿石到相应的操作平台，依次进行，操作有序、合理。因浇注后上下完全封闭，在浇注混凝土加锚杆安全平台时预留PVC管通风口，通过预留孔可形成上下贯穿风流，有利于通风，同时因安全气囊上方需要用绳索悬挂，预留孔可兼作悬挂绳道，另此预留孔也可作为大修完成后拆除安全平台的爆破自由面。充分利用了操作平台的有限空间实现操作使用功能上的完备性。混凝土平台凝固养护好后，放空溜井井筒内矿石，并在维修工作面上方2～2.5m高处用绳索悬挂安全气囊，此安全气囊采用高强度合成纤维织物双面涂覆高性能橡胶经缝纫、粘合制成，具有高强抗冲击性能、耐磨、可任意折叠等特点。安全气囊除作为安全缓冲作用外，还可阻挡粘附在本段溜井壁上的碎石堕落。

大红山2010年初主要对3个溜井实施大修，通过对溜井大修工程实施过程的跟踪、分析与改进，共节约113.25万元，取得了良好的经济与社会效益。

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2011－04－21)

范有才(1979－)，男，云南丽江人，工程师，工商管理硕士，主要从事采矿技术及生产管理工作，Email:fyc1220@163.com。