地下金属矿山采场溜井堵塞处理及预防措施

2015-04-21肖文涛

现代矿业 2015年6期

肖文涛

(武钢矿业公司金山店铁矿)

金山店铁矿是国内大型地下金属矿山之一，也是武钢主要的铁矿石生产基地。该矿采用无底柱分段崩落法，阶段高度为70 m，分段高度为14 m，进路间距为16 m，生产规模为300万t/a。东区采场是金山店铁矿产能释放区，也是溜井堵塞的重灾区，2014年6月—12月，东采场因溜井堵塞造成生产事故(处理堵塞时间超过3 d)多达12起，其中Ⅱ#矿体710矿井在2014年9月28日发生堵塞，直到2014年10月27日早班才处理疏通，严重影响了东区采场的正常生产。因此，有必要对东区采场溜井堵塞问题进行分析，并采取相应的预防措施。

1 溜井堵塞的原因

1.1 入井物料

(1)入井物料尺寸不合格。在出矿过程中，采场的大块没有经过二次处理便直接溜放入井，一次入井的大块越多，井内矿石的溜放能力便越小，大块在井内溜放过程中经自然分级后容易形成咬合拱，堵塞溜井。

(2)入井物料搭配不合理。由于金山店铁矿地质结构多变，有泥质黑云母角岩、变余粉砂岩及高岭土等，出矿过程中容易将粉矿带泥及废渣一并入井，由于粉泥混合料粘合力和内摩擦力较大，极易形成粘性拱堵塞溜井。

(3)入井物料含废旧杂物。出矿过程中出矿工未能将混入矿渣中的废旧工字钢、木板、枕木、锚杆等杂物进行清理，极易造成杂物卡于溜井内堵塞溜井。此外，喷浆回弹料倒入溜井也容易堵塞溜井。

(4)溜井内有水进入。地下矿山采场不可避免地会出现掌子面渗水、巷道滴水和施工用水等水源，若不有效治理，会加大溜井的堵塞频率。

1.2 溜井结构

(1)溜井断面尺寸不合格。溜井断面尺寸是根据矿山实际情况及矿岩性质设计的，金山店铁矿矿石溜井断面直径为2.5 m，废石井断面直径为2.0 m，设计倾角为90°。溜井断面过小或角度设计不符合要求，则无法满足矿岩在井内顺畅流通。

(2)未按照设计要求施工溜井。施工管理不严格，掘进中超欠挖严重，造成井壁凹凸不平，形成上大下小的葫芦状结构，或者溜井倾斜角不合格，出现拐弯，矿石溜放过程中在上述部位极易形成堵塞。

(3)矿石耦合粘于井壁形成凸起。由于矿石下落的冲击力和粘着性，在贮矿段容易与井壁耦合形成凸起堵塞溜井。

(4)溜井穿过不稳固或者破裂带。溜井内处于连续不断的矿岩冲击碰撞下，容易导致不稳固或者破裂带大块岩面片落堵塞溜井［1］。此外，在爆破处理溜井堵塞过程中会破坏溜井壁，形成葫芦状，矿石溜放至此极易形成堵塞。

1.3 溜放管理

(1)采场管理员对溜井井口管理不到位，超尺寸的大块、废旧杂物等进入溜井;湿矿、粉矿、泥质等不经配矿，集中在一个时间段内倒入溜井;采场水源未能得到有效治理，喷浆回弹料进入溜井，均会堵塞溜井。

(2)溜井贮矿时间过长。溜井内矿石长时间不放矿松动，时间越长，矿石越密实，出现堵塞的概率便越高，该类情形在泥质粉矿地段最为明显。

(3)贮矿高度不合理。贮矿段过低，矿石下落至贮矿段的势能大，冲击力强，夯实程度大，矿石密实，便形成了堵塞;贮矿段过高，对下段的压实程度便越大，也易造成堵塞。

2 溜井堵塞处理措施

2.1 竹竿绑炸药包爆破震动法

将竹竿接长，将炸药包绑于竹竿顶端，将竹竿从溜井下部伸入井内，使炸药接触到堵塞部位，引爆炸药将堵塞矿岩爆破震松从而达到疏通的目的。该方法操作方便，但人员必须进入溜井内操作，危险性高，并且竹竿长度和刚度有限，当处理高位堵塞时效果较差。该操作方法如图1所示。

图1 竹竿绑炸药包爆破震动法

2.2 钻深孔爆破法

该方法包括钻下向深孔、上向深孔爆破法和钻深孔用钢丝绳提炸药包爆破法2类。钻下向深孔和上向深孔爆破法首先从溜井附近堵塞面标高以上(下)的平巷安装深孔钻机，向堵塞部位打下向(上向)深孔，直到堵塞部位一定深度，然后安装炸药，使炸药在堵塞矿岩部位爆破。操作方法见图2。钻深孔用钢丝绳提炸药包爆破法从溜井附近堵塞面标高以上的平巷安装深孔钻机，向堵塞部位打下向深孔，直至穿过堵塞部位;穿钢丝绳从溜井下部提炸药包至堵塞处，使炸药包紧贴堵塞部位爆破。该方法可进行多次直至疏通，操作方法如图3所示。

图2 深孔爆破法

2.3 矿用火箭弹爆破法

将矿用火箭弹放置于溜井井底，对准堵塞部位并发射，通过火箭弹携带炸药3～10 kg，处理高位堵塞，但火箭弹难于精确到达堵塞部位［2］。

2.4 氢气球挂药包爆破法

将氢气球悬挂药包上升至堵塞部位进行爆破处理。该方法处理时悬挂药包药量有限，现场施工工序复杂，一般较少应用。

图3 深孔钢丝绳爆破法

2.5 溜井灌水软化法

在溜井上部向溜井内灌适量水，矿岩在水中浸泡软化后，粘着力下降，平衡拱破坏，从而达到疏通溜井的目的。还可结合竹竿绑炸药包爆破震动法，但应提前将炸药包送入溜井内再灌入水。该方法操作简单，但存在疏通时间不确定和垮斗的危害，以及疏通后清理工作量大的弊端。溜井堵塞一般采用多种方法综合处理，在金山店铁矿处理溜井堵塞中还应用了自制炮筒插入矿岩爆破疏通法、搭平台在溜井内钻孔处理法和应用扩壶爆破等方法，取得了较理想的效果。

3 溜井堵塞预防措施

3.1 控制入井物料

优化中深孔爆破参数，降低采场大块率，对不合格的大块必须进行二次破碎处理，在溜井口设工字钢格筛，严控大块入井。出矿过程中严禁将废旧工字钢、木板、枕木、锚杆等杂物倒入溜井，及时对出矿掌子面的废旧工字钢、木板、枕木、锚杆等杂物进行清理回收。对含水含泥量高的矿岩应先贮存于废弃巷道内，或与干块矿合理配矿，严禁将某一级别易堵井物料集中溜放。应合理疏通采场中的水源，水源较大时应通过水沟排入风井，井筒内的渗水应得到有效治理。喷浆回弹料时应随清随放，防止喷浆料积压堵井。

3.2 确保溜井结构合理

溜井结构合理是保证正常溜放的前提。首先溜井应设计合理，其次确保溜井施工质量，在施工过程中井壁不得出现凸起或凹陷，不得有弯曲，对不稳固或者破裂带处应采取相应的支护措施，对漏水部位采取防水措施，施工完毕后应严格验收。

3.3 加强溜井溜放管理

当班值班长必须每班查看溜井生产情况，了解人员出矿情况和倒矿量并及时反馈至放矿人员，保证溜井溜放生产管理到位。具体措施有:①出矿现场严控入井大块、杂物等，根据现场情况开出矿指令单，湿矿、粉矿、泥质等合理配矿;②控制溜井贮矿时间，当有湿矿或黏性粉矿时，原则上应每班进行放矿松动，防止矿石密实结块;③控制贮矿高度，溜井底部压力并非随贮矿高度增加而增加，当达到一定高度后再增加贮矿高度，底部压力不再遵循线性关系的流体底部压力原理，而是稳定在一定数值范围内［3］，对于生产水平在溜井的上部或高位溜井时，贮矿高度宜控制在溜井高度的2/3左右，有助于减小矿石下落冲击的夯实力，也能有效保护溜井底部结构;④定期清洗井筒，溜井在长期溜矿过程中会有部分矿渣附结于井壁，时间越长附结物越多，尤其在湿矿或黏性粉矿或井筒有水源时，清洗井筒应更频繁。