大傾角溜井在云南會(huì)澤礦山的成功運(yùn)用

金曉云

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤分公司采選廠, 云南會(huì)澤縣 654212)

大傾角溜井在云南會(huì)澤礦山的成功運(yùn)用

金曉云

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤分公司采選廠, 云南會(huì)澤縣 654212)

闡述了云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦山采選廠自主設(shè)計(jì)并施工的主溜井的實(shí)際運(yùn)用情況,并分析制定了其使用和維護(hù)方面的保障措施,從該公司2008,2009年的運(yùn)行效果看,其做法和設(shè)計(jì)思路對(duì)同類礦山有一定借鑒意義。

大傾角溜井;掘進(jìn)廢碴;溜井加固;廢石充填

云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤采選廠為云南馳宏鋅鍺股份有限公司下屬的生產(chǎn)單位,會(huì)澤采選廠有兩個(gè)礦山,一個(gè)是以開采氧化鉛鋅礦石為主(簡稱1號(hào)礦體),另一個(gè)是以開采硫化鉛鋅礦石為主(8號(hào)礦體和10號(hào)礦體),年開采氧化礦石10萬t,硫化礦石60萬t。

目前采礦深度已至1200m標(biāo)高以下,正在進(jìn)行深部資源接替工程的施工,屬深井采礦。會(huì)澤采選廠井下主溜井是存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)運(yùn)礦巖的重要設(shè)施,布置合理與否對(duì)礦山采礦成本的影響極大,根據(jù)云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦山采選廠其特有的地質(zhì)特征,采選廠設(shè)計(jì)并施工了1號(hào)礦體深部資源接替工程的三條大傾角主溜井。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

會(huì)澤礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西南緣的滇東北凹陷盆地中,處于小江深斷裂帶和昭通-曲靖隱伏深斷裂帶間NE構(gòu)造帶、SN構(gòu)造帶及NW構(gòu)造帶的構(gòu)造復(fù)合部位,是我國著名的鉛鋅鍺產(chǎn)地之一。

礦體賦存在礦山廠逆斷層上盤,礦山廠背斜南東翼下石炭統(tǒng)擺佐組地層中上部粗晶白云巖和灰色灰?guī)r中。礦體頂、底板與圍巖界線清楚,沿層產(chǎn)出礦體產(chǎn)狀與地層基本一致,走向北45°～50°東;傾向南東,傾角上緩下陡,在45°～55°之間,一般為51°。

礦體在剖面上呈似層狀、透鏡狀,平面上呈條帶狀、透鏡狀。礦體總體形態(tài)、產(chǎn)狀都比較穩(wěn)定,平面上中部厚大,在礦體走向和傾向端部變薄或分支尖滅。未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的斷層,斷層對(duì)礦體完整性沒有影響。但北西向節(jié)理對(duì)氧化礦體形態(tài)有所影響,礦體在節(jié)理兩側(cè)有膨脹和收縮現(xiàn)象。

2 大傾角溜井設(shè)計(jì)依據(jù)

1號(hào)礦體深部資源接替工程的施工中充分吸取了上部開拓系統(tǒng)中局部出渣與卸礦單獨(dú)成井不盡合理,造成基建投資成本增加的弊端,又最大限度地利用已竣工的溜井與上部充填、排水、通風(fēng)系統(tǒng)工程有效銜接,在布置溜井時(shí)充分考慮礦體賦存的真實(shí)情況,在礦體下盤適當(dāng)位置每間隔75m合理布設(shè)一個(gè)溜井,溜井傾角60°左右,每一中段設(shè)計(jì)施工3～4個(gè)溜井,距離中段平巷8m左右利用溜井聯(lián)絡(luò)道與平巷貫通,一井多用。即采準(zhǔn)形成之前本中段及下分段開拓、采準(zhǔn)的掘進(jìn)廢石均通過本中段溜井進(jìn)入溜井系統(tǒng)底部結(jié)構(gòu)裝車運(yùn)入碴倉,采準(zhǔn)形成后采場采出礦石利用鏟運(yùn)機(jī)倒入礦體下盤溜礦井進(jìn)入中段出礦系統(tǒng)裝車卸入儲(chǔ)礦倉,最后通過豎井提運(yùn)到地表進(jìn)入選礦廠。

溜井設(shè)計(jì)共穿過上泥盆統(tǒng)宰格組三段、下石炭統(tǒng)大塘組、下石炭統(tǒng)擺佐組3個(gè)巖層,其中主要在下石炭統(tǒng)大塘組和下石炭統(tǒng)擺佐組。在1704m標(biāo)高段局部有滴水,巖層總體穩(wěn)固性較好,但部分地段,主要是巖層交界處或部份地段可能有破碎帶需進(jìn)行錨桿支護(hù)、噴錨支護(hù),澆灌支護(hù)等臨時(shí)性支護(hù)及永久性支護(hù)。

3 溜井使用情況

1號(hào)礦體深部(1764～1584m標(biāo)高)間的溜井有3條,離礦體下盤20m左右,分別在5#剖面線、9#剖面線、14#剖面線,溜井為寬2.2m×高2.4m的矩形斷面,溜井聯(lián)絡(luò)道為寬2.2m×高2.14m的三心拱斷面,中段主溜井、中段礦倉儲(chǔ)礦能力均為500t。

會(huì)澤礦山采選廠主溜井偶有垮冒現(xiàn)象,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),采場溜井的主要破壞形式及功能喪失的主要表現(xiàn)是:井壁片垮導(dǎo)致溜井井徑擴(kuò)大、溜井無法封井和截井、堵塞、溜井聯(lián)絡(luò)道破壞。比如9號(hào)主溜井上部的破壞,就是因?yàn)樵摼挥谙卤P礦巖接觸帶,在溜井掘進(jìn)過程中,大量工程用水進(jìn)入巖體中,從而引起這些巖體弱化碎脹,承載能力大幅度下降而導(dǎo)致垮冒,因此主溜井的布置應(yīng)盡量避開斷層破碎帶。

3.1 溜井破壞原因分析

(1)斷層破碎帶的影響是溜井破壞的主要原因之一。曾經(jīng)破壞的幾條溜井就處于斷層破碎帶,盡管在溜井設(shè)計(jì)時(shí),認(rèn)真考慮了溜井位置,但因斷層帶數(shù)量多、傾角又緩,許多溜井難以避開,是造成溜井在掘進(jìn)和使用過程中垮冒的主要原因。

(2)溜井在各個(gè)分段水平都要與出礦聯(lián)絡(luò)巷相連,井與巷的交叉口往往是穩(wěn)定性最差的部位,通常只是簡單的拱架支護(hù),再加上多水平卸礦的沖撞,使各個(gè)分段卸礦口附近的井筒破壞十分嚴(yán)重。

(3)溜井圍巖條件本身就較差,再加上通過能力大,存在時(shí)間又長,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)才能保持穩(wěn)定,但大部分溜井都未采取必要的支護(hù)措施,即使采取了加固也是垮冒之后不得已而為之。

(4)溜井的使用過程中,有時(shí)空井卸礦,從而造成礦巖在數(shù)十米的井筒中連續(xù)沖撞,加劇了溜井片垮。各分段水平的積水不加阻止地流人井筒,造成溜井圍巖的溶蝕、膨脹和軟化,加速了溜井的破壞。

3.2 溜井管理措施與安全運(yùn)行建議

(1)為防止人員不慎墜落,溜井在使用過程中必須要有篩網(wǎng)、阻車木(雙層充填管,用倒楔錨桿、鋼繩固定),暫時(shí)不用的小井要及時(shí)進(jìn)行封堵或設(shè)立警示標(biāo)志(見圖1)。

圖1 溜井隔篩及隔墻

(2)處理堵塞溜井需爆破時(shí),應(yīng)在每個(gè)相鄰分段貫通口處放置“禁止通行”警示牌,并在放炮前通知作業(yè)點(diǎn)內(nèi)及其它相鄰工作面人員撤出,到安全地帶進(jìn)行避炮,并嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場放炮確認(rèn)制(見圖2)。

圖2 溜井貫通口

(3)處理溜井堵塞人員需系安全帶且必須站在安全位置,防止摔傷、鐵棍擊傷,處理溜井故障或清理礦碴必須明確負(fù)責(zé)人,確定并落實(shí)防范措施。

(4)嚴(yán)禁溜井內(nèi)進(jìn)水,必須修筑防水墻、截水溝,阻止各中段的匯水流入溜井。放礦、碴前必須檢查確認(rèn)溜井內(nèi)有無積水,若有積水,應(yīng)先疏通排干,方能放礦、碴且人員不得在溜井漏口正前方,應(yīng)點(diǎn)動(dòng)放礦碴,并做好快速避退準(zhǔn)備。

(5)根據(jù)采場變化的實(shí)際情況對(duì)溜井進(jìn)行局部改進(jìn)、改善和改造,如在空井狀態(tài)下,利用塊礦自然沖刷井壁,礦流將井內(nèi)拐點(diǎn)處凸出部分沖刷掉,形成適合其流通需要的流通路徑。鑒于會(huì)澤礦山采選廠井下系統(tǒng)已建成投產(chǎn),可在大修時(shí)放空溜井,在安全作業(yè)前提下,加陡溜口底板坡度,增大振動(dòng)放礦機(jī)臺(tái)板傾角,擴(kuò)大溜口流通斷面,增大溜口底板光滑度,使之易于放礦。

(6)嚴(yán)禁大塊礦石入井,對(duì)預(yù)防溜井堵塞有巨大作用,會(huì)澤礦山采選廠根據(jù)溜井經(jīng)過地段礦巖體特性,井筒的大小長短適時(shí)對(duì)井筒進(jìn)行跟蹤,發(fā)現(xiàn)有大塊或堵塞及時(shí)進(jìn)行處置,此外,合理進(jìn)行卸礦、放礦,控制溜井貯礦高度和溜放礦停歇時(shí)間,也可以在一定程度上減少和避免溜井堵塞。

(7)礦山正進(jìn)行深部基建工程,該工程亦采用大傾角主溜礦井,分枝溜礦井多階段出礦系統(tǒng),建議主溜礦井應(yīng)盡量布置在礦體下盤,并留足夠厚度的保安巖柱。有條件時(shí)主溜礦井應(yīng)充分利用現(xiàn)有的主溜礦井及貯礦倉。主、枝溜礦井應(yīng)同步施工到位,防止在施工枝溜礦井和卸礦硐室時(shí),對(duì)主溜礦井造成破壞。在主溜礦井關(guān)鍵部位運(yùn)用微量爆破及巖層錨固技術(shù)。

會(huì)澤采選廠井下采空區(qū)目前正用開拓階段碴倉里的掘進(jìn)廢碴充填,采空區(qū)充填可全部消耗掘進(jìn)廢石,實(shí)現(xiàn)井下廢石“零”排放,從而大大減少空區(qū)充填所需的膏體充填量,大大節(jié)約采礦充填成本,以2009年為例,井下空區(qū)充填消耗掘進(jìn)廢石111166t,按目前180.11元/m3膏體充填料成本測算,共節(jié)約采礦生產(chǎn)成本11123413.49元。

[1]《采礦手冊》編輯委員會(huì).采礦手冊(第2卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1991.

[2]《采礦手冊》編輯委員會(huì).采礦手冊(第4卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[3]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1995.

[4]明世祥.地下金屬礦山主溜井變形破壞機(jī)理分析[J].金屬礦山,2004,(1):5～8.

[5]何標(biāo)慶.紫金山金礦溜井堵塞原因分析及其預(yù)防[J].黃金,2005,(6):25～28.

2009-12-03)

金曉云(1972-),男,云南富源人,工程師,從事礦山采礦工程設(shè)計(jì)與管理工作,Email:jiny2005@163.com。