直通分枝支护溜井多中段控制放矿技术

张永利 王训青

(巴彦淖尔西部铜业有限责任公司)



直通分枝支护溜井多中段控制放矿技术

张永利 王训青

(巴彦淖尔西部铜业有限责任公司)

直通分枝支护溜井广泛应用于各大矿山，但使用中存在利用效率低的问题，特别是处于围岩条件较差的位置，井筒很容易损坏，甚至垮塌，危及主副井的安全。为此，研究使用直通分枝支护溜井多中段控制放矿技术，能够有效控制放矿时对井筒的破坏，减小粉尘对中段内作业环境的污染，为采矿正常运行提供保障。

直通分枝支护溜井 多中段控制放矿 围岩破碎 粉尘

金属矿山矿体赋存条件复杂，为提高产量，近年来采取多中段同时开采的越来越多。直通分枝支护溜井是新建矿山为了缩短工期常用的一种形式，但使用过程中能够做到多中段同时放矿的较少，往往采用空井多中段向井内注入矿石，尤其是主溜井处在围岩破碎地段的，对井壁会造成很大损害，甚至造成井壁坍塌，严重时会危及主副井安全，乃至危机矿山安全生产，且空井和斜溜道放空的情况下会产生大量粉尘，污染作业环境。因此，研究采用分枝斜溜道控制放矿技术，既保证了多中段同时放矿，又能控制矿石流对井壁的伤害，同时对于围岩稳固的溜矿井，甚至裸井，都能够保证溜矿井的安全运行，矿石堵塞斜溜道可大大减少粉尘对中段内作业环境的污染。

1 工程概况

内蒙古获各琦铜矿生产能力220×104t/a，单中段月出矿量约5万t，主溜井井筒直径4 m，井深480 m，属于直通分枝支护溜矿井，井筒围岩较为破碎，故采用整体混凝土浇筑内衬锰钢板的支护形式[1-2]。在井筒维护过程中发现，松散矿岩撞击井筒内壁，井筒内壁衬砌的锰钢板严重破坏；在放矿过程中产生大量粉尘，通过斜溜道返回中段运输巷内，严重污染生产作业环境；各中段对应卸载站及斜溜道经常出现放矿不顺畅的情况，严重影响生产。

2 溜矿井存在的问题分析

2.1 矿石流冲击井壁，造成井壁磨损严重

矿石流通过斜溜道自溜进入井筒时速度过大，对井筒冲击较强，由于井筒围岩较差，即使采取整体混凝土内衬锰钢板支护，依旧无法保证井筒不被破坏，多中段放矿时，冲击区会不断增大，甚至上下两中段贯通，造成溜矿井报废，情况严重的可能危及主副井安全[3](图1)。

2.2 通风措施无效，“返粉”情况严重

国内现阶段对直通分枝溜矿井虽设计了通风口，但未能全面考虑粉尘问题，无法保证上部各中段粉尘通过回风巷排出。以目前直通分枝溜矿井的使用来看，井筒内施工的回风天井及专用回风巷道没有起到有效作用，矿岩撞击产生的大量粉尘通过斜溜道返回中段车场主运输巷内，严重影响了井下生产作业环境。

2.3 斜溜道坡度过小，放矿不顺畅

斜溜道设计坡度为40°(图2)，根据井下产出松散矿岩的性质，一旦出现矿岩堆积，斜溜道无法正常放矿，斜溜道开口为2 m×2 m，在倒入矿石块度较大时，极易发生堵塞，特别是在多中段控制放矿改造后，堵塞现象更为严重，致使放矿过程不顺畅。

图2 斜溜道示意(单位：m)

3 优化改造方案

3.1 放矿不畅问题

(1)扩刷斜溜道上口，将卸矿位置的棱角抹平，形成顺畅的放矿口，可有效防止大块矿石卡在溜矿口。

(2)将斜溜道坡度从原来的40°调整为50°，增加斜溜道的坡度，增加矿石在井筒内的流动性，防止矿石在斜溜道内堆积，避免斜溜道堵塞。

3.2 井壁遭受冲击及“返粉”问题

为满足多中段同时控制放矿，在每个中段主溜井斜溜道的排出口加装振动放矿机，对放矿过程进行控制。

(1)在中段车场内施工一条斜巷至中段斜溜道排出口，扩刷溜矿口作为振动放矿机硐室，在振动放矿机硐室开口处设置防尘门，防止粉尘倒灌，新施工斜巷坡度不应超过30°，作为振动放矿机硐室联巷，铺设轨道踏步，并在斜巷上开口处安装一台绞车，方便人行、下放物料及日常维护检修，如图3所示。

(2)振动放矿机硐室支护及振动放矿机基础施工。扩刷振动放矿机硐室，采取整体混凝土支护，支护厚度300 mm，应尽量预留振动放矿机的安装空间及维护检修空间。

图3 振动放矿机硐室联巷(斜巷)

(3)在中段内施工控制硐室，并在振动漏斗处及卸载硐室内安装监控，控制振动放矿机开关及放矿过程。

(4)将部分矿石堆存在斜溜道内，封堵溜矿口，隔绝粉尘，避免粉尘通过斜溜道返回中段内。

4 系统调试及试运行

(1)系统调试。①将矿石在主溜井内贮存到最低一个受矿中段，即放矿机出矿口下10～20 m；②让系统内的3个生产中段逐一放矿，通过监控对每个中段进行微调；③监控主溜井运行情况，更改振动放矿机激振频率，确保放矿位置在井筒中心。

(2)试运行及分析。①用振动放矿机对放矿流速进行控制，使矿石基本落在井筒中心处，有效减小了矿石对井筒内壁的冲击；②放矿时堆存一定量的矿石在溜矿口处，能够有效阻止粉尘回灌入中段内，减少放矿过程对中段的污染；③系统改造后，应严格控制倒入矿岩的块度、含水量、粉矿含量等。

多种中段控制斜溜道改造前后见图4，调试后放矿过程见图5。

图4 直通分枝溜井多中段控制斜溜道改造对比(单位：m)

图5 调试后放矿过程示意(单位：m)

5 结 语

通过使用直通分枝溜井多中段同时控制放矿技术，对主溜井进行改造，有效减少了放矿对井筒内壁的破坏，延长了井筒寿命，增长了井筒维护周期，同时有效控制了粉尘，改善了井下作业环境，为矿山正常生产提供了保障。

[1] 康武雄.锰钢板在矿山溜井支护中的应用效果[J].甘肃冶金，2011，33(3)：38-39.

[2] 潘 佳,王晓辉.金属矿山主溜井锰钢板支护的探讨[J].现代矿业，2012(7)：122.

[3] 谭志恢.对溜井放矿矿岩散体运动之浅议[J].金属矿山，1987(2)：24-26.

2016-09-28)

张永利(1965—)，男，董事长，高级工程师，015000 内蒙古巴彦淖尔市临河区解放街2号。