平硐溜井开拓-胶带运输方案在露天矿山的适用条件及相关的安全措施

陈 栋

(苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215004)

平硐溜井开拓-胶带运输方案在露天矿山的适用条件及相关的安全措施

陈 栋

(苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215004)

本文主要分析了相对比高较大、地形复杂、坡度较陡、修路较困难的露天矿山，更适合采用平硐溜井开拓-胶带运输方案，相对于公路开拓-汽车运输方案，更经济、安全、环保；同时，提出了其适用条件、优缺点及相关的安全措施。

露天矿山；平硐溜井；胶带运输；安全措施；机械化

0 引 言

随着矿业经济的不断发展，容易开采的石灰石露天矿山越来越少，复杂的地形地貌条件越来越多，常规的公路开拓-汽车运输方案已不再是唯一的选择，平硐溜井开拓-胶带运输方案的采用也越来越广泛。为了选择更加适合于矿山的开拓方案，对方案进行比较、分析，选出最合理的方案，并提出相关的安全措施，更好地提升平硐溜井开拓-胶带运输方案在露天石灰石矿山开采过程中的技术高效性、经济合理性、生产安全性，更好地满足矿山安全生产的实际需要。

本文结合设计实践中的经验及问题，针对平硐溜井开拓-胶带运输方案在露天矿山尤其是水泥矿山中的适用条件及相关的安全措施，提出见解。

1 基本概念

1.1平硐溜井开拓的概念

平硐溜井开拓-胶带运输方案是指将工作面附近的矿岩运输至溜井口卸载，矿岩沿溜井利用其自重溜放，在溜井底部硐室内破碎，然后经胶带运输设备直接运至水泥厂或卸载点的一种联合开拓方式。

绝大多数平硐溜井开拓系统只用来溜放矿石，只有当采矿场附近无条件设置废石场时，或废石场与采矿场高差比较大，才采用溜井系统溜放废石，但必须另设废石溜井，分别溜放[1]。

1.2平硐溜井系统的组成

平硐溜井开拓系统由溜井口的卸矿平台、溜井、溜井底部的矿仓、破碎硐室、硐室至地面卸载点的运输平硐以及回风平硐等组成。

1)运输。采场工作面的矿石，由自卸汽车运输至溜井口的卸矿平台，然后通过溜井利用矿石的重力溜放至溜井底部的矿仓，在破碎硐室内经过破碎，由运输平硐内的皮带输送机直接运输至地表的卸载点或水泥厂内的原料库。

2)通风。新鲜风流从胶带平硐引入，然后冲洗整个溜井底部的硐室，污风通过风机压入风井、排出地表，完成通风。

3)供电。在溜井底部破碎硐室内设置电气室，电气室设变电所，变压后供破碎设备和输送带使用。

4)排水。平硐及风井均有一定的坡度，且在平硐和风井边侧设置排水沟，汇水由排水沟自然排出地表，经平硐口沉淀池沉淀后供生产使用，或排入地表水系。

1.3平硐溜井开拓-胶带运输方案的优缺点

1.3.1 平硐溜井开拓-胶带运输方案的优点

在我国，平硐溜井开拓-胶带运输方案主要在比高较大、规模较大的山坡露天矿中广泛应用。该方案能克服矿区地形地貌的不利因素，利用溜放矿岩的自重，垂直溜放运输能缩短矿岩的运距，减少了运输成本，降低了矿石的生产成本。

该方案有利于降低能耗，低碳高效；矿山产量大，溜井通过能力大；矿山生产强度高，溜井连续生产[2]。

胶带运输相比汽车运输人员更少，便于管理，更易实现程控自动化管理[3]。

该开拓方案由于地表运输利用了自卸汽车的机动灵活性，溜井溜放利用了矿石的自重，平硐皮带运输利用了高效能、低成本的设备，因此即使采场的高度较高，对矿石的运距几乎没有影响；并且安全可靠，机械化程度高。

同时，在破碎硐室内破碎矿石，可以减少对地表环境的破坏和对周边环境的影响，受到外界天气条件的影响也较小。

因此，在比高较大的矿山，采用平硐溜井开拓-胶带运输方案，比单一的公路开拓-汽车运输方案生产成本更为经济；而前者具有运距短、运输设备少、人员少、通过能力大、系统中储存一定矿量的矿石，有利于矿山与水泥厂的均衡生产等特点。

1.3.2 平硐溜井开拓-胶带运输方案的缺点

平硐溜井开拓-胶带运输方案有降低生产成本等方面的优点，也有以下缺点：和公路开拓-汽车运输比较，前期投入较大，建设期较长，平硐溜井施工较困难，达产较晚些；对矿石质量要求高，生产运输复杂，对生产管理要求较高，同时矿石溜放受不利天气的影响等。

2 平硐溜井开拓-胶带运输方案的适用条件

2.1宜采用平硐溜井开拓-胶带运输方案的条件

1) 矿床埋藏于地形相对孤立的高山地带，采矿场与水泥厂的相对比高大。一般来说，大型露天矿山的相对高差大于120～180 m[4]。

2)矿区地形复杂、坡度较陡、地表被沟谷切割，修建地表运输道路较困难且工程量较大的矿山[4]。

3)具有平硐溜井施工的地质条件。溜井穿过的岩层应整体性强，岩石强度系数f≥8；没有较大的岩层破碎带和软弱夹层，节理和裂隙不发育以及地下水不丰富。若受条件限制，又必须在地质条件较差的地段开凿平硐溜井时，应进行局部或全部加固支护，并采取必要的防排水措施。

4)矿山规模大于100万t。每个平硐溜井系统一般以年运输能力200万～300万t为宜[5]。

2.2不宜采用平硐溜井开拓-胶带运输方案的条件

1)矿石黏性大且含泥量较多的矿山，因这类矿石在溜放过程中易发生井壁黏泥、溜井堵塞，且处理堵塞花费时间较长，安全性较差；故不宜采用平硐溜井开拓-胶带运输方案。除非经过采取措施(如采取预筛分工艺)，能减少和避免严重堵塞时才可以采用。

2)对粉矿率高的矿石，因矿石溜放过程中产生的粉矿从而影响矿石质量、降低矿石价值时不宜采用。若从生产管理和溜井结构上采取必要的措施后，能减少溜井堵塞时，仍可采用溜井放矿。

3) 因粉尘对人体的危害极大，故含硅量大的矿石(如砂岩与页岩等)不宜采用溜井放矿。

4)节理裂隙发育的矿山不宜采用平硐溜井开拓，因易出现溜井周围岩石片落堵塞溜井的情况，直接影响整个矿山的生产[4]。

2.3平硐溜井开拓-胶带运输方案矿山的设计案例

2.3.1 兴义市龙家海子水泥用石灰岩矿

产品方案：水泥用石灰石；生产规模：100万t/a；开采深度：+1 561.4～+1 352 m。工程地质岩组属稳定性较强的块状中硬岩组，水文地质条件较为简单。

设计采用汽车-斜溜井开拓-平硐运输方案。从关兴公路引线修建矿山便道至+1 544 m基建水平，再修建支线到达各基建、开采水平，基建最低水平为+1 532 m水平，同时修建70°斜溜井至+1 330 m水平，并与+1 330 m的平硐相通；各开采水平矿石经二次破碎后，由液压挖掘机装上场内自卸汽车，运至斜溜井直接溜放至破碎硐室，矿石在平硐内破碎后，由1#皮带至转运站，再由2#皮带运输至水泥厂预均化堆场。

2.3.2 重庆市涪陵区大堡山水泥用石灰岩矿

产品方案：水泥用石灰石；生产规模：300万t/a；开采深度：+620～+360 m。矿体围岩单一，力学强度高，结构面较不发育，稳定性好，无毒、无害、无放射性不良地质作用危害等原生环境地质问题，该矿区开采技术条件属简单类型矿床。

设计采用平硐溜井开拓-胶带运输方案。根据水泥厂原料堆场标高+320 m，卸矿平台标高+508 m，确定溜井口标高+490 m，平硐标高+360 m。卸矿平台以上采用公路开拓、汽车运输；卸矿平台以下采用平硐溜井开拓-输送带运输。

2.3.3 华润水泥(封开)有限公司莲都镇大冲石场

产品方案：水泥用石灰石；生产规模：1 000万t/a；允许开采深度：+596.7～+303 m标高。矿床水文地质条件简单，工程地质条件简单，环境地质条件中等，矿区矿床开采技术条件的勘查类型是以环境地质问题为主的中等(Ⅱ-3)类型。

设计采用双平硐溜井开拓-胶带运输方案。从矿区西侧简易公路修建矿山道路(Ⅱ级，单车道)到+360 m标高，然后分别修建矿山道路(Ⅱ级，双车道)到+360 m卸车平台、+460 m卸车平台，再从+360 m卸车平台分别修建矿山运输道路(Ⅱ级，双车道)分别到+483 m基建平台、+468 m基建平台，从+460 m卸车平台修建矿山运输道路(Ⅱ级，双车道) 分别到+498 m基建平台、+483 m基建平台。同时，在+360 m卸车平台修建一号直溜井到+170 m水平、并与+125 m的一号平硐相通；在+460 m卸车平台修建二号直溜井到+170 m水平、并与+125 m的二号平硐相通。各开采水平矿石经二次破碎后，由液压挖掘机装上场内自卸汽车，运至溜井直接溜放至破碎硐室，矿石在平硐内破碎后，由1#皮带至转运站，再由2#皮带运输至水泥厂预均化堆场。

3 平硐溜井开拓-胶带运输方案的安全措施

采用平硐溜井开拓-胶带运输方案的露天矿山，除一般露天矿山要采取的安全管理措施(成立安全管理机构、制定安全管理制度、设置专职安全员、安全教育培训、制定事故应急预案、事故处理等)、安全技术措施(滑坡、坍塌、放炮、火药爆炸、高处坠落、物体打击、车辆伤害、机械伤害、容器爆炸、中毒与窒息、淹溺、泥石流、火灾及触电等技术方面的安全措施)和职业卫生防治措施(粉尘、噪声、高温、振动、辐射等职业危害的防治措施)之外，还要采取其他特殊的安全措施。

严格按照安全设施设计编写提纲及水泥矿山平硐溜矿系统设计有关规范，并结合《金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定》(安监总管—〔2010〕168号)，对溜井系统的选址、施工、运营提出以下具体措施。

3.1选址方面的注意事项

溜井的位置选择在不存在大的溶洞等存在不良工程地质条件的地段，溜井宜设在矿山开采境界范围内，但不应设于沟谷之中。溜井、平硐及风井等应避开断层和软弱岩层。

平硐口位置的选择以不影响现有上山道路的运输为原则，并靠近矿石转运站和道路，有利于施工，故可布置在采场底部的缓坡地带，或邻近水泥厂(加工厂)地段。

风井井口位置选择以不影响矿山开采、上山道路的运输为原则、并利于施工，故布置与平硐口同一侧，且与平硐口的距离不小于30 m。

3.2平硐、溜井施工的安全对策措施

1)矿山井巷工程施工及验收，应遵守《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ213—90)的规定。

2)井巷工程的施工组织设计，应有由施工单位编制。施工前，应组织施工人员学习施工组织设计；施工中，应按照施工组织设计的规定作业，保证工程的规格质量。

3)溜井打井施工前，要进行工程勘察，摸清溜井所在位置的地质情况、断层及岩石破碎完整性。溜井必须在稳定的岩性中施工。

4)在平硐和溜井的施工过程中，应边施工边探测；必要时要采取支护措施，确保井巷的牢固可靠，防止坍塌等事故的发生。平硐在穿越表土层及破碎带要及时加固与支护。

5)溜井宜采用圆形截面的垂直溜井或倾角不小于70°的斜溜井。溜井直径应不小于溜放矿石最大尺寸的5倍，且不应小于3 m。溜井下部宜采用贮矿仓式的底部结构。

6)平硐掘进时，应采用局扇通风和洒水降尘；待破碎硐室完成后，应先施工通达地表的通风巷道以及通风排尘系统。

7)通风井口与工业场地相距大于200 m，尽量避免布置在工业区、办公区的上风侧。

8)定期对平硐溜井系统进行检查和维护，严防出现冒顶片帮事故，若发现问题，应及时进行支护、加固处理等。

9)临近平硐、溜井、破碎硐室进行爆破作业时，为了保证平硐、溜井稳定安全，对爆破作业要求较高，矿山企业应按专项爆破设计要求进行施工管理。

3.3溜井放矿的安全对策措施

1)溜井口卸矿平台宽度应不小于42 m，以满足卸矿要求。

2)溜井卸矿口应设车挡，并设有明显的标志、良好的照明和安全护拦，及醒目的防跌落的安全警示标志牌，卸矿平台设稳固的车挡，车挡高度不小于轮胎高度的2/3，以防止人员和卸矿车辆坠入。

3)在矿石溜放时，指派专人在现场指挥卸矿作业。禁止无关人员在溜井口附近逗留，人员远离卸料平台。

4)严格控制溜放矿石的粒径，应不大于溜井直径的1/5。

5)溜矿井不应放空，应保持经常性放矿制度，严禁黏土矿物卸入溜井。

6)开采工作面下降时，在溜井口周围爆破作业前，应有专门设计。

7)溜矿井发生堵塞、跑矿等事故时，应待其稳定后再查明事故的地点和原因，并制定处理措施；事故处理人员严禁从溜井矿仓下部进入溜井。

8)应加强平硐溜井系统的生产技术管理，编制管理细则，定期进行维护检修。

9)雨季应加强水文、工程地质观察，并减少溜矿储矿存量。

3.4平硐溜井开拓-破碎运输系统安全对策措施

1)对人员进行上岗安全教育培训，所有工作人员必须佩戴安全帽。

2)运输平硐一侧留设2 m宽的人行材料通道；输送带与人行通道一侧设警示牌。输送带运行时，人员远离输送带。

3)保持破碎硐室的密闭完整性。破碎机械的基础必须牢固，机架稳固性必须良好；每台破碎系统的每一台设备应设置总停开关，每一个工作人员位置都应有急停装置，防止突发事件引发的危险。

4)对机械设备进行维修巡检、维修保养。接尘作业人员应做好个体防护，佩戴防尘口罩。禁止人员在输送带下部进行清矿。破碎、输送带设置备用电机、备用电源。

5) 破碎硐室、输送带等危险部位加装防护罩、悬挂安全警示标志，如防跑偏、撕裂、打滑等。

6)悬空高度大于2 m以上的输送带必须加封闭罩，防止矿石飞出，且下方严禁人员停留。

7)破碎系统等设备在维修过程中，应采取必要的安全防护措施，如悬挂安全带、佩戴安全帽、断电等；设备检修后启动，必须发出信号，并确认机组内无人员时，方可启动。

8)破碎硐室内要采取收尘装置，防止职业病危害的发生。

3.5平硐溜井系统通风安全对策措施

1)合理设计通风系统。建立完善机械通风系统，配置通风设备设施。设置风门、风窗等调节装置调节平硐风向和风量，避免硐室污风串联、风流循环、作业地点风量过小，保证工作面有足够的新鲜风量。配备通风系统备用电源。

2)按设计要求提供风量。配备合理的电机及风机，确保风量能够满足要求。

3)平硐溜井施工过程中，独头巷道可采用局扇加强通风，并进行喷雾洒水除尘，风量、风质应满足井下作业要求，局扇应有完善的保护装置。

4)主通风机装设有使系统风流在十分钟内反风的设施，其反风量可达到正常运转风量的60%以上，其噪声的测量、振动测试等其它技术指标均合格。

5)通风机工持证上岗。定期检查、检测通风机，保证其有效运行。

6)每天生产前，应先开动主风机，待新鲜风流进入平硐、破碎硐室后，人员才可进入破碎硐室工作。

7)矿山选用的通风机为纳入安全标志管理目录的矿用产品，必须取得矿用产品安全标志。

3.6平硐溜井系统排水安全对策措施

1)在溜井口、风井口、平硐口外围设置截排水沟，防止地表水汇入。

2)在回风巷、运输平硐边侧设置排水沟，定期清理维护排水沟，确保排水沟顺畅，能够满足排水需要。

3)回风巷、运输平硐均设一定的坡度，确保从回风井巷-破碎平硐-运输平硐-地表的截排水沟坡度顺畅，汇水能够自然排出。

4)在运输平硐口设置沉淀池，平硐内的汇水经沉淀后排入当地水系，或可用以矿山降尘等生产使用。

5)台风及暴雨天气，矿山停止作业。暴雨过后，及时检查维护矿山的截排水系统。

3.7平硐溜井系统逃生安全对策措施

1)平硐溜井系统至少应有两个独立的直达地面的安全出口，安全出口的间距应不小于30 m。井巷的分道口应有路标，注明其所在地点及通往地面出口的方向；所有硐室内的作业人员，均应熟悉安全出口。

2)运输平硐较长，给工人配置呼吸自救器；压风自救、供水施救系统，设置三通及阀门；建立地面与井下有线通讯联络系统。

3)通风口与平硐口的安全距离不少于30 m。

4)制定合理的逃生线路及应急救援预案，定期进行逃生演练。设置醒目、正确的逃生标志。

5)加强培训，确保硐室内人员熟悉各种灾害情况的避灾路线，并能正确使用安全避险设施。

4 结束语

在露天矿山尤其石灰石矿山的开采过程中，根据矿山的地形地质条件等，合理地选择平硐溜井开拓-胶带运输方案，并采取相关的安全措施，能够进一步降低矿石的生产成本，提高生产效率，减少对周边环境的污染和影响，促进矿山的安全健康发展。

[1] 王运敏.现代采矿手册(中册)[M].北京：冶金工业出版社，2012：51，79.

[2] 郝汝铤，于宝池，梁刚，等.水泥矿山“溜井-平硐系统”安全运行若干问题的探讨[J].中国水泥，2011(4)：79.

[3] 张新.平硐溜井开拓方式的应用及改进[C]//2004年全国矿山信息化建设成果及技术交流会论文集.2004.

[4] 刘继芊．水泥矿山平硐溜井(槽)开拓的适用条件[J]．水泥工程，2010(6)：47，59.

[5] 张春智.灰岩矿山平硐溜井开拓运输系统通过能力的确定[J]．中国矿山工程，2015(2)：57-59。

矿业纵横

Tunnelandorepassdevelopment-thebeltconverscheme’sapplicationsconditionandrelatedsafetymeasuresintheopenpitminedevelopment

CHEN Dong

(Suzhou Sinoma Design and Research Industry of Non-metallic Minerals Institute Co.，Ltd.，Suzhou215004，China)

This artical introduces the belt conver scheme’s application condition and related safety measures in drift ore pass development，and anany its merits and disadvantages.it was more sutiable than Automobile transportation scheme for open mine with large scale，complicated topography，steep slope and difficult road construction as it is more economy，more satety，and more eco-friendly.

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2017-04-05责任编辑：宋菲

陈栋(1980-)，男，汉族，2004年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现在苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司从事矿山设计工，E-mail:296104722@163@qq.com。

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