地下金屬礦山采場溜井堵塞處理及預(yù)防措施

肖文濤

(武鋼礦業(yè)公司金山店鐵礦)

金山店鐵礦是國內(nèi)大型地下金屬礦山之一，也是武鋼主要的鐵礦石生產(chǎn)基地。該礦采用無底柱分段崩落法，階段高度為70 m，分段高度為14 m，進路間距為16 m，生產(chǎn)規(guī)模為300萬t/a。東區(qū)采場是金山店鐵礦產(chǎn)能釋放區(qū)，也是溜井堵塞的重災(zāi)區(qū)，2014年6月—12月，東采場因溜井堵塞造成生產(chǎn)事故(處理堵塞時間超過3 d)多達12起，其中Ⅱ#礦體710礦井在2014年9月28日發(fā)生堵塞，直到2014年10月27日早班才處理疏通，嚴重影響了東區(qū)采場的正常生產(chǎn)。因此，有必要對東區(qū)采場溜井堵塞問題進行分析，并采取相應(yīng)的預(yù)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。在出礦過程中，采場的大塊沒有經(jīng)過二次處理便直接溜放入井，一次入井的大塊越多，井內(nèi)礦石的溜放能力便越小，大塊在井內(nèi)溜放過程中經(jīng)自然分級后容易形成咬合拱，堵塞溜井。

(2)入井物料搭配不合理。由于金山店鐵礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)多變，有泥質(zhì)黑云母角巖、變余粉砂巖及高嶺土等，出礦過程中容易將粉礦帶泥及廢渣一并入井，由于粉泥混合料粘合力和內(nèi)摩擦力較大，極易形成粘性拱堵塞溜井。

(3)入井物料含廢舊雜物。出礦過程中出礦工未能將混入礦渣中的廢舊工字鋼、木板、枕木、錨桿等雜物進行清理，極易造成雜物卡于溜井內(nèi)堵塞溜井。此外，噴漿回彈料倒入溜井也容易堵塞溜井。

(4)溜井內(nèi)有水進入。地下礦山采場不可避免地會出現(xiàn)掌子面滲水、巷道滴水和施工用水等水源，若不有效治理，會加大溜井的堵塞頻率。

1.2 溜井結(jié)構(gòu)

(1)溜井斷面尺寸不合格。溜井斷面尺寸是根據(jù)礦山實際情況及礦巖性質(zhì)設(shè)計的，金山店鐵礦礦石溜井斷面直徑為2.5 m，廢石井斷面直徑為2.0 m，設(shè)計傾角為90°。溜井斷面過小或角度設(shè)計不符合要求，則無法滿足礦巖在井內(nèi)順暢流通。

(2)未按照設(shè)計要求施工溜井。施工管理不嚴格，掘進中超欠挖嚴重，造成井壁凹凸不平，形成上大下小的葫蘆狀結(jié)構(gòu)，或者溜井傾斜角不合格，出現(xiàn)拐彎，礦石溜放過程中在上述部位極易形成堵塞。

(3)礦石耦合粘于井壁形成凸起。由于礦石下落的沖擊力和粘著性，在貯礦段容易與井壁耦合形成凸起堵塞溜井。

(4)溜井穿過不穩(wěn)固或者破裂帶。溜井內(nèi)處于連續(xù)不斷的礦巖沖擊碰撞下，容易導(dǎo)致不穩(wěn)固或者破裂帶大塊巖面片落堵塞溜井［1］。此外，在爆破處理溜井堵塞過程中會破壞溜井壁，形成葫蘆狀，礦石溜放至此極易形成堵塞。

1.3 溜放管理

(1)采場管理員對溜井井口管理不到位，超尺寸的大塊、廢舊雜物等進入溜井;濕礦、粉礦、泥質(zhì)等不經(jīng)配礦，集中在一個時間段內(nèi)倒入溜井;采場水源未能得到有效治理，噴漿回彈料進入溜井，均會堵塞溜井。

(2)溜井貯礦時間過長。溜井內(nèi)礦石長時間不放礦松動，時間越長，礦石越密實，出現(xiàn)堵塞的概率便越高，該類情形在泥質(zhì)粉礦地段最為明顯。

(3)貯礦高度不合理。貯礦段過低，礦石下落至貯礦段的勢能大，沖擊力強，夯實程度大，礦石密實，便形成了堵塞;貯礦段過高，對下段的壓實程度便越大，也易造成堵塞。

2 溜井堵塞處理措施

2.1 竹竿綁炸藥包爆破震動法

將竹竿接長，將炸藥包綁于竹竿頂端，將竹竿從溜井下部伸入井內(nèi)，使炸藥接觸到堵塞部位，引爆炸藥將堵塞礦巖爆破震松從而達到疏通的目的。該方法操作方便，但人員必須進入溜井內(nèi)操作，危險性高，并且竹竿長度和剛度有限，當處理高位堵塞時效果較差。該操作方法如圖1所示。

圖1 竹竿綁炸藥包爆破震動法

2.2 鉆深孔爆破法

該方法包括鉆下向深孔、上向深孔爆破法和鉆深孔用鋼絲繩提炸藥包爆破法2類。鉆下向深孔和上向深孔爆破法首先從溜井附近堵塞面標高以上(下)的平巷安裝深孔鉆機，向堵塞部位打下向(上向)深孔，直到堵塞部位一定深度，然后安裝炸藥，使炸藥在堵塞礦巖部位爆破。操作方法見圖2。鉆深孔用鋼絲繩提炸藥包爆破法從溜井附近堵塞面標高以上的平巷安裝深孔鉆機，向堵塞部位打下向深孔，直至穿過堵塞部位;穿鋼絲繩從溜井下部提炸藥包至堵塞處，使炸藥包緊貼堵塞部位爆破。該方法可進行多次直至疏通，操作方法如圖3所示。

圖2 深孔爆破法

2.3 礦用火箭彈爆破法

將礦用火箭彈放置于溜井井底，對準堵塞部位并發(fā)射，通過火箭彈攜帶炸藥3～10 kg，處理高位堵塞，但火箭彈難于精確到達堵塞部位［2］。

2.4 氫氣球掛藥包爆破法

將氫氣球懸掛藥包上升至堵塞部位進行爆破處理。該方法處理時懸掛藥包藥量有限，現(xiàn)場施工工序復(fù)雜，一般較少應(yīng)用。

圖3 深孔鋼絲繩爆破法

2.5 溜井灌水軟化法

在溜井上部向溜井內(nèi)灌適量水，礦巖在水中浸泡軟化后，粘著力下降，平衡拱破壞，從而達到疏通溜井的目的。還可結(jié)合竹竿綁炸藥包爆破震動法，但應(yīng)提前將炸藥包送入溜井內(nèi)再灌入水。該方法操作簡單，但存在疏通時間不確定和垮斗的危害，以及疏通后清理工作量大的弊端。溜井堵塞一般采用多種方法綜合處理，在金山店鐵礦處理溜井堵塞中還應(yīng)用了自制炮筒插入礦巖爆破疏通法、搭平臺在溜井內(nèi)鉆孔處理法和應(yīng)用擴壺爆破等方法，取得了較理想的效果。

3 溜井堵塞預(yù)防措施

3.1 控制入井物料

優(yōu)化中深孔爆破參數(shù)，降低采場大塊率，對不合格的大塊必須進行二次破碎處理，在溜井口設(shè)工字鋼格篩，嚴控大塊入井。出礦過程中嚴禁將廢舊工字鋼、木板、枕木、錨桿等雜物倒入溜井，及時對出礦掌子面的廢舊工字鋼、木板、枕木、錨桿等雜物進行清理回收。對含水含泥量高的礦巖應(yīng)先貯存于廢棄巷道內(nèi)，或與干塊礦合理配礦，嚴禁將某一級別易堵井物料集中溜放。應(yīng)合理疏通采場中的水源，水源較大時應(yīng)通過水溝排入風(fēng)井，井筒內(nèi)的滲水應(yīng)得到有效治理。噴漿回彈料時應(yīng)隨清隨放，防止噴漿料積壓堵井。

3.2 確保溜井結(jié)構(gòu)合理

溜井結(jié)構(gòu)合理是保證正常溜放的前提。首先溜井應(yīng)設(shè)計合理，其次確保溜井施工質(zhì)量，在施工過程中井壁不得出現(xiàn)凸起或凹陷，不得有彎曲，對不穩(wěn)固或者破裂帶處應(yīng)采取相應(yīng)的支護措施，對漏水部位采取防水措施，施工完畢后應(yīng)嚴格驗收。

3.3 加強溜井溜放管理

當班值班長必須每班查看溜井生產(chǎn)情況，了解人員出礦情況和倒礦量并及時反饋至放礦人員，保證溜井溜放生產(chǎn)管理到位。具體措施有:①出礦現(xiàn)場嚴控入井大塊、雜物等，根據(jù)現(xiàn)場情況開出礦指令單，濕礦、粉礦、泥質(zhì)等合理配礦;②控制溜井貯礦時間，當有濕礦或黏性粉礦時，原則上應(yīng)每班進行放礦松動，防止礦石密實結(jié)塊;③控制貯礦高度，溜井底部壓力并非隨貯礦高度增加而增加，當達到一定高度后再增加貯礦高度，底部壓力不再遵循線性關(guān)系的流體底部壓力原理，而是穩(wěn)定在一定數(shù)值范圍內(nèi)［3］，對于生產(chǎn)水平在溜井的上部或高位溜井時，貯礦高度宜控制在溜井高度的2/3左右，有助于減小礦石下落沖擊的夯實力，也能有效保護溜井底部結(jié)構(gòu);④定期清洗井筒，溜井在長期溜礦過程中會有部分礦渣附結(jié)于井壁，時間越長附結(jié)物越多，尤其在濕礦或黏性粉礦或井筒有水源時，清洗井筒應(yīng)更頻繁。

3.4 建立健全溜井管理責(zé)任制度

建立健全溜井管理規(guī)章制度和經(jīng)濟責(zé)任制，落實具體人員崗位職責(zé)，加強監(jiān)督檢查，出現(xiàn)溜井堵塞，應(yīng)及時分析原因，落實考核，并進行分析備案。

4 結(jié)語

溜井暢通是保證礦山正常生產(chǎn)的前提，金山店鐵礦在多年的生產(chǎn)實踐中，經(jīng)歷多次溜井放礦—堵塞—疏通—再放礦的循環(huán)。通過分析溜井堵塞原因，并采取了有針對性的處理、預(yù)防措施，對于類似礦山確保溜井暢通具有一定的借鑒價值。

［1］劉慎剛、厲洪濤.小直徑溜井堵塞治理方案［J］.金屬礦山，2012(12):156-157.

［2］陳永祺.高深溜井井筒堵塞處理技術(shù)的探討［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010(9):122-124.

［3］王如寶，李愛國，曹延?xùn)|.溜井堵塞機理分析及預(yù)防措施［C］∥第五屆中國充填采礦技術(shù)與裝備大會.合肥:國家金屬采礦工程研究中心，中國有色金屬工業(yè)采礦信息網(wǎng)，2011:11-13.