礦井主溜井分支斜溜道礦石導(dǎo)向裝置的應(yīng)用

王 征，馬 寧，李 林

（河鋼集團(tuán)沙河中關(guān)鐵礦有限公司，河北 邢臺(tái) 054100）

礦山井下溜破系統(tǒng)是礦山井下安全生產(chǎn)的重要保證，溜破系統(tǒng)主要包括有軌運(yùn)輸水平的卸礦硐室、主溜井斜溜道，主溜井破碎硐室、下部礦倉(cāng)、提升機(jī)裝礦道[1]。溜井是地下金屬礦山最重要的采礦工程之一，井下開(kāi)采的全部礦巖都由此集中貯藏和轉(zhuǎn)運(yùn)，它的穩(wěn)定暢通與否對(duì)礦山生產(chǎn)影響極大。由于溜井工程環(huán)境復(fù)雜，又長(zhǎng)期受沖擊載荷作用，穩(wěn)定條件惡劣，一些生產(chǎn)能力大且礦巖軟破的礦山都存在主溜井嚴(yán)重變形破壞問(wèn)題。主溜井破壞，輕者需停產(chǎn)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行返修，嚴(yán)重者井筒報(bào)廢，影響生產(chǎn)，給礦山造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，探討溜井合理的修(維)復(fù)方法，對(duì)礦山安全正常生產(chǎn)具有重要意義[2]。

近年來(lái)多數(shù)礦山實(shí)施早出礦、多出礦，少投資投資目標(biāo)，因此在礦井在建設(shè)過(guò)程中，井下僅建設(shè)一套溜破系統(tǒng)。溜破系統(tǒng)及其設(shè)備的穩(wěn)定性直接關(guān)系到礦山的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。然而溜破系統(tǒng)在使用過(guò)程中頻繁出現(xiàn)主溜井錳鋼板脫落現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，錳鋼板脫落嚴(yán)重的地點(diǎn)為主溜井內(nèi)正對(duì)分支斜溜道區(qū)域。當(dāng)?shù)V石由有軌運(yùn)輸水平的卸載站卸入分支斜溜道內(nèi)，礦石通過(guò)斜溜道在重力作用下滑入主溜井，進(jìn)入主溜井時(shí)，礦石的速度較大，對(duì)主溜井的井壁會(huì)發(fā)生較大的沖擊作用，在長(zhǎng)時(shí)間的沖擊作用下，主溜井正對(duì)分支斜溜道區(qū)域的錳鋼板會(huì)脫落、甚至對(duì)主溜井的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成損毀[3]。有鑒于此，非常有必要在主溜井內(nèi)的分支斜溜道區(qū)域增加礦石導(dǎo)向裝置，改變礦石的運(yùn)動(dòng)軌跡，消除礦石在主溜井內(nèi)的折線運(yùn)行軌跡，實(shí)現(xiàn)垂直下落，延長(zhǎng)主溜井的使用壽命，使礦山實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)[4]。

1 主溜井分支斜溜道礦石導(dǎo)向裝置的實(shí)施方案

溜井是服務(wù)年限較長(zhǎng)、運(yùn)行環(huán)境惡劣的礦山井巷，變形破壞現(xiàn)象普遍存在，但破壞程度卻因礦巖性質(zhì)、原巖應(yīng)力環(huán)境、卸礦方式、使用條件和維護(hù)方法的不同而有較大的差異。國(guó)內(nèi)外的溜井變形破壞問(wèn)題較為突出。因此，溜井系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題已成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。影響溜井穩(wěn)定性的因素很多，主要原因有工程地質(zhì)條件、礦石的沖擊、爆破影響、受開(kāi)挖影響而產(chǎn)生的應(yīng)力集中、支護(hù)不合理因素等，應(yīng)盡量從設(shè)計(jì)、施工與管理方面規(guī)避與克服這些因素，確保溜井系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)服務(wù)期內(nèi)的穩(wěn)定性和可靠運(yùn)行[5]。

主溜井分支斜溜道礦石導(dǎo)向裝置如下圖所示，其中圖1為該裝置的俯視圖，圖2 為該裝置的主視圖，圖3為鋼絲繩防旋轉(zhuǎn)裝置加工制作圖，它主要包括：1.主溜井；2.井壁梁窩；3.鋼梁固定錨桿；4.防動(dòng)圓鋼；5.型鋼；6.鋼絲繩卡扣；7.鋼絲繩；8.鋼絲繩防旋轉(zhuǎn)裝置；9.圓形鏈條；10.分支斜溜道；11.防護(hù)套管。懸掛圓型鏈條的H型鋼通過(guò)梁窩澆筑水泥的方式固定在主溜井井口處；為防止鋼絲繩被H型鋼的鋼板損壞，在H型鋼上方焊接防護(hù)套管。鋼絲繩通過(guò)鋼絲繩卡扣固定在H型鋼上，圓形鏈條通過(guò)鋼絲繩卡扣安裝在鋼絲繩上。為防止鋼絲繩在礦石沖擊圓型鏈條的過(guò)程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，在上下鋼絲繩繩環(huán)的兩端各安裝一套鋼絲繩防旋轉(zhuǎn)裝置[6]。

H型鋼的長(zhǎng)度應(yīng)比主溜井直徑大1.5m，在安裝型鋼之前，應(yīng)在分支斜溜道上方的井口區(qū)域鑿梁窩，為增加鋼梁的安裝強(qiáng)度，在梁窩周邊打4個(gè)錨桿孔，并安裝錨桿；鋼梁安裝在井口1/3的位置，鋼梁與所有錨桿進(jìn)行焊接，并澆筑水泥；鋼絲繩的安裝間距選擇尤為重要，當(dāng)間距小時(shí)，鏈條所承受的沖擊力較大，影響使用壽命，當(dāng)間距大時(shí)，失去安裝的效果，為此經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的間距為溜井可投放最大粒度的1/3，最為合適。

鏈條一定要將分支斜溜道區(qū)域全覆蓋；上述防鋼絲繩旋轉(zhuǎn)裝置原材料為兩塊與鋼絲繩選型相匹配的鋼板，在鋼板加工螺栓孔、鋼絲繩繩槽，安裝時(shí)選用高強(qiáng)度螺栓對(duì)兩塊鋼板連接。防鋼絲繩旋轉(zhuǎn)裝置共有兩套，一套安裝在鋼絲繩上端鋼絲繩卡扣下方，另一個(gè)安裝在下端鋼絲繩卡扣附近；該裝置工作原理是將所有懸吊鋼絲繩連成一個(gè)整體，當(dāng)鏈條受到礦石沖擊時(shí)，鏈條會(huì)發(fā)生振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)的方向、旋轉(zhuǎn)速度、振動(dòng)方向及頻率不一致，防旋轉(zhuǎn)裝置會(huì)起到相互制約、相互消除的作用[7]。

圖1 裝置的俯視圖

圖2 裝置的主視圖

圖3 鋼絲繩防旋轉(zhuǎn)裝置加工制作圖

圖中顯示，在分支斜溜道上方溜井口開(kāi)鑿梁窩2，型鋼5通過(guò)錨桿3固定在溜井井口后對(duì)梁窩進(jìn)行澆筑混凝土防止型鋼5發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。

圖中顯示防護(hù)套管11與型鋼5焊接，增強(qiáng)防護(hù)套管的安裝強(qiáng)度。鋼絲繩繩7通過(guò)一定數(shù)量的鋼絲繩卡扣6固定在防護(hù)套管11上，為防止鋼絲繩在防護(hù)套管上發(fā)生滑動(dòng)，在鋼絲繩兩側(cè)焊接圓鋼4。在上端鋼絲繩繩環(huán)下方安裝防旋轉(zhuǎn)裝置8，該裝置采用適當(dāng)厚度的鋼板加工制作而成。分支斜溜道10的上沿為圓形鏈條9的懸掛起點(diǎn)，圓形鏈條9通過(guò)在鋼絲繩7上安裝卡扣6的形式進(jìn)行安裝。為增強(qiáng)鋼絲繩繩防旋轉(zhuǎn)裝置的效果，在下端鋼絲繩繩環(huán)上方再安裝一套防旋轉(zhuǎn)裝置8。

該裝置至的工作過(guò)程如下：

礦石在重力作用下沿著分支斜溜道10方向加速下滑，當(dāng)滑入主溜后礦石的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線形式運(yùn)動(dòng)，礦石與圓形鏈條9接觸，由于圓形鏈條及鋼絲繩的帶狀物，能夠吸收礦石水平方向的動(dòng)能，從而改變礦石的運(yùn)動(dòng)軌跡，消除礦石與主溜井的撞擊。

2 實(shí)施該裝置的安全措施

（1）成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組。建立各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、各職能部門(mén)、各崗位安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確安全責(zé)任和權(quán)限，把安全指標(biāo)橫向分解到各部，縱向分解到施工隊(duì)，做到人人有專(zhuān)責(zé)，層層有人抓，處處有人管。

（2）嚴(yán)格按照雙控預(yù)防機(jī)制進(jìn)行全面風(fēng)險(xiǎn)管控，提高全體職工安全意識(shí)和自我防范能力。認(rèn)真執(zhí)行“四不放過(guò)、五同時(shí)”的原則，嚴(yán)格安全管理制度，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，要嚴(yán)肅處理。

（3）施工設(shè)備必須定期維護(hù)、保養(yǎng)，不得帶病作業(yè)；用電設(shè)備設(shè)施接線由專(zhuān)業(yè)電工操作，設(shè)置醒目警示標(biāo)識(shí)，消除不安全因素和安全隱患，防止事故發(fā)生。

（4）要針對(duì)工程特點(diǎn)制定詳細(xì)的安全保證措施，施工時(shí)要加強(qiáng)檢查落實(shí)，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)整改，確保安全施工。

（5）嚴(yán)格執(zhí)行工序施工前安全技術(shù)交底制度制度，解決安全生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，做到不安全不生產(chǎn)，施工班組要堅(jiān)持班前交底班后總結(jié)，嚴(yán)禁違章指揮。

（6）必須遵守礦方和項(xiàng)目部管理制度，井上下信號(hào)工、絞車(chē)司機(jī)都必須有嚴(yán)格的崗位責(zé)任制及掌握操作規(guī)程，并經(jīng)過(guò)安全技術(shù)培訓(xùn)合格后，持證上崗，嚴(yán)禁無(wú)證操作。

（7）施工現(xiàn)場(chǎng)必須建立健全防火管理制度，嚴(yán)格動(dòng)火管理審批制度，施工現(xiàn)場(chǎng)要建立群眾性消防隊(duì)伍，必須設(shè)有防火設(shè)施及滅火器材。

（8）卸載坑和井筒材料時(shí)先對(duì)導(dǎo)向輪固定設(shè)施、穩(wěn)車(chē)制動(dòng)性能、天車(chē)行走系統(tǒng)進(jìn)行檢查確認(rèn)，下部不得站人，制定專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，方可下放，同時(shí)保證上下聯(lián)絡(luò)通訊順暢。

（9）作業(yè)時(shí)，所有人員必須佩帶安全帶以及勞保防護(hù)用品，保險(xiǎn)帶必須拴在牢固構(gòu)件上；遇巷道淋水較大部位時(shí)，焊接作業(yè)要有防水措施，確保施工安全。

（10）下放材料時(shí)必須設(shè)專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，專(zhuān)人沿爬梯監(jiān)護(hù)，下部作業(yè)人員撤離躲避；同時(shí)下放前嚴(yán)格確認(rèn)捆綁吊件牢固情況；吊裝鎖具必須牢固可靠，滿足剛度和易拆卸要求，慢速下放。

（11）卸載站周?chē)s物清理干凈，封閉嚴(yán)實(shí)，防止雜物浮渣工器具掉入卸載坑和斜溜道工作面。

3 本裝置的使用效益

本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、原材料常見(jiàn)易得；可以改變礦石通過(guò)分支斜溜道進(jìn)入溜井后的運(yùn)動(dòng)軌跡，使礦石在主溜井內(nèi)垂直下放；同時(shí)該裝置選用鋼絲繩、圓形鏈條等柔性物質(zhì)，通過(guò)增加這些物質(zhì)的震蕩吸收礦石進(jìn)入主溜井后的部分動(dòng)能，消除礦石對(duì)主溜井井壁的沖擊，延長(zhǎng)主溜井的使用壽命，使礦山實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)銅礦主溜井主要的情況，提出了的主溜井修復(fù)方案，同時(shí)，綜合經(jīng)濟(jì)成本、地質(zhì)條件及時(shí)間考慮，采用主溜井加固修復(fù)方案更為適合，采用該方案能恢復(fù)原溜井的功能，簡(jiǎn)潔高效，并且結(jié)構(gòu)合理，耐沖擊性較強(qiáng)。實(shí)踐表明，采用該方案有效節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)施效果良好，大紅山銅礦主溜井的修復(fù)可為國(guó)內(nèi)外類(lèi)似主溜井修復(fù)提供有效的借鑒，具有一定的工程示范意義。