龙首矿采场溜矿井设计与应用.pdf

2 0 0 1 年 1 1 月 第 3 0卷第 6 期 有色矿山 No n f e r r o u s Mi n e s No v ， 2 0 0 1 V0 1 ． 3 O t ． 6 龙首矿采场溜矿井设计与应用 姚 维 信 金川有色金属公司． 甘肃 金晶 7 3 7 1 0 4 [ 关■调】 溜矿井； 设计{ 麓工； 管理 [ 摘要】 本文对在极其破碎的矿岩条件下担负着全矿 1 2 5万 t ， a出矿任务的采场溜矿井从 设计、 施工及管理等方面进行了研究与探讨， 井提出了一些观点。 【 中里分娄号1 T 1 6 3 ． 2 1 【 文献标识码l B 【 文章缩号】1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 1 0 6 ． 0 0 1 2 0 4 De s i g n a n d a pp l i c a t i o n o f s t o pe o r e c h u t e i n Lo n g s ho u mi n e YAo W e i x i n J i n c h u a n Na n f e s Me t a l C o r p． ， J i n c h a n g 7 3 7 1 0 4 ，C i n a Ke y wo r d s o r e c h u t e ；d e s n ；c o n s t r u c t i o ni ma n a g e me n t Ab s t r a c t Un d e r t h e c o mp l e x con d i t i o n o f b a d l y b r o k e n r o c k s ， t h e d esi g n， c o n s t r u c t i o n a n d ma n a g e me n t o f o r e c h u t e wh i c h t a k e s o n o r e p rod u c t i o n o f 1 2 5 o o o O t ／ a ， a r e s t u d i e d a n d d i s c u s s e d ，a n d s o me o p i n i o ns a b o u t i t a r e p r ese n t e d 1 前言 龙首矿是金川有色金属公司的主力矿山 之一， 生产能力 1 2 5 万 t ／ a 。采用下 向胶结充 填六角形高进路采矿法， 阶段高度 6 0 m， 采场 沿矿体走向长 5 O ～7 5 m， 采场 采下的矿石经 脉 内或脉外出矿溜井溜放到本中段穿脉道或 主运输巷道装车运出。正在使用和即将投入 使用的 4 9条采场溜矿井及出渣井是矿石或 毛石溜放到主运输巷道的唯一通道 。 由于多次地质构造运动的作用， 金 川矿 区大小断裂纵横交错， 节理十分发育， 矿石和 围岩均十分破碎， 矿区开采范围 内的不 良岩 层约占 2 8 ％。而且金川矿区属 中高应力 区， 以水平应力为主． 深度 2 0 0 ～5 0 0 m 的最大水 平应力一般为 2 0 ～3 5 MP a ． 且水平应力随深 度增加而增大． 对采场最关键 的溜矿井的稳 [ 收稿 日期】 2 0 0 1 ． 0 8 ． 2 7 [ 作者简介】姚维信 1 9 6 2一 ． 男， 采矿高级工 程师 ， 垒 I l I 有色金 属公 司龙首 矿矿 长。 定性影 响极大。 1 3 4 0中段 的溜矿井多数 在 使用过程中有垮塌现象， 报废的有 5条。经 过不断研究探索． 龙首矿在溜矿井设计、 施工 方面总结出了一套适合金 川矿区岩石特点的 方法， 经过 1 2 8 0中段及 1 1 6 0中段 2 8 条溜矿 井的施工证 明是成功的。 2 采场 溜矿 井设计 2 ． 1 影响溜矿井使用年限的因素 采场 溜矿井从施工 到使 用结束要 6～8 年时间， 影响其使用年限的因素主要有 井壁 岩体的稳 固性 、 爆破震动 主要是用爆破法处 理溜井栅堵 时的震动 、 施工质量及矿石冲刷 等。 2 ． 2 溜矿井位置选择 影响矿井位置的因素较多， 在实际设计 时除考虑一般 影响因素外． 主要考虑 了 4点 因素。 1 充分利用岩体 自身承载能力。溜矿 井要穿过不 同的岩体、 矿体 ， 选定井位时要充 分利用金川岩石力学研 究成果， 将井位布置 维普资讯 ， 第 6期 姚维信 龙首矿果场糟矿井设计与碰用 在稳定性较好的二辉橄榄岩、 富矿、 贫矿 岩 体质量指标 Q值1 中， 避开片麻岩、 断层、 断层压碎带等岩组 岩体质量指标 Q值 1 ， 充分发挥岩体 自身承载能力来增加井筒 稳定性。 2 溜矿井在穿脉方 向位置要适 当。由 于运输 系统采用沿脉加穿脉的布置方式， 沿 脉道为主运输巷道， 穿脉道放矿， 因此溜矿井 两侧穿脉道 的长度应尽量各 存一趟车 一般 为 4 5 m ， 在矿体小、 产量低的东采区要各存 半趟车； 对上盘双轨沿脉加穿脉开拓布置， 溜 矿井应尽量布置在距沿脉道较近的位置。这 样可以缩短穿脉道的长度、 节省工程投资并 减少采 场放矿 与中段 主运输 系统 的相互 影 响。 3 上下中段工程布置要有机结合。上 中段与下中段的溜矿井沿穿脉方向距离尽量 近一些， 这样有利于采场转 中段时 出矿 的正 常衔接， 也有利于采场下降标高相差较大时 集中转中段出矿 ； 另外， 上下 中段的溜矿井及 一 个采场的两条溜矿井应尽量布置在穿脉道 的同侧 ， 这样采场工程布置较为规范， 穿脉巷 道的振动放矿机位于穿脉巷道同侧有利于放 矿安全。 4 溜 井位置 与采场 布置 形式 紧密结 合， 可提高出矿效率。对铲运机出矿的采场 而言。 溜矿井的位置要尽量靠近分段道， 这样 有利于缩短分层道掘进时的矿石运距、 提 高 分层道的掘进速度。 也有利于进行分段充填、 减少采空进路的暴露时间， 有利于转层充填 时的安全。对普通 电耙出矿 的采 场而言， 溜 矿井的位置要尽量布置在采场 中间。 这样 可 以缩短 电耙的耙矿距离， 提高 出矿效率。 2 ． 3 溜矿井的结构尺寸 2 ． 3 ． 1 溜矿井断面尺寸的确定 根据金川矿区岩石力学情况。 溜矿井选 用受力状态较好的圆形断面， 溜矿井的直径 D Kd 式中 K溜井通过系数， 可取 5 ～8 ； 一矿石最大块度， mm。 最大矿石块度为 4 0 0 ra m。 根据矿石粘结 性、 粉矿含量等情况， K值可以取小值， 采场 溜矿井净直径确定为 D2 m。 2 ． 3 ． 2 溜矿井深度 ’ 根据矿体厚度及麓工难易程度， 果场溜 矿井 全部 为垂 直糟 井， 深 度等于 阶段高 度 6 0 m。 2 ． 3 ． 3 振动放矿机选型 根据矿石的物理力学性质、 最大块度 、 粘 结性等计算 出振动放矿机的各种参数 。 1 主要几何参数的确定经公式计算得 出 眉线角 4 1 ； 眉线高度 h8 0 0 mm 台 板水平埋设深度 L 8 0 0 ra m 台板水平运 送长度 LB1 5 8 0 tar a ； 振 动 台板 长 度 L 2 4 6 0 mm； 振动台板宽度 B1 4 0 0 ram。 2 激振力计算 激振力 PK 0 G； 参振 重量 GGl G2 。 式中 G1 振动台 包括激振器 重量， Gl 1 4 7 0 0 N； 矿石参振 时的结合 系数， 取 0． 1 5； G z 矿石对振台的总静压力， G 2 7 3 0 4 8 N K o 机械指数， Ko 1 ． 5 0 。 最后计算得 参振重 量 G2 5 6 5 7 N， 激振力 P 3 8 4 8 5 N。 根 据 计 算 选 定 振 动 放 矿 机 型 号 为 F Z C一2 ． 5 ／ i ． 45 ． 5 ， 主要 性能参 数为 振动 台板长2 ． 5 m、 宽 1 ． 4 m、 台板倾角L 4 、 最大激 振力 3 9 2 0 0 N， 使用生产能力 2 9 7 t ／ h ， 大于采 场最大生产能力 4 0 0 t ／ d 。 可满足生产要求。 2 ． 3 ． 4 溜矿井底部结构 根据所选振动放矿机溜矿井底部结构及 参数， 在实际使用过程中， 将振动放矿机的台 面抬高 1 达到 1 5 ， 这 样更 有利于矿石 的流 动， 放满一趟车一般 只需要 1 0 -1 5分钟。 2 ． 4 溜矿井支护 根据矿岩的稳固性、 溜矿井使用年限、 潜 维普资讯 1 4 有色矿山 2 0 0 1拒 井出矿量及 水文地质条件等综合进行考虑， 目前采用的支护形式主要有三种。 第一种是钢筋混凝土支 护 支护厚度 3 0 0 mm， 主要用于溜井井 口往下 2 0 m的井筒 支护， 该段使用年限相对较短， 受 矿石磨损、 冲击程度较小， 支护形式可以稍弱。 第二种是锚杆 钢筋混凝土支护 支护 厚度 4 0 0 mm， 主要用于溜井井 口2 0 m以下的 溜井中下段的井筒支护， 该段使用年限较长． 受矿石冲击 、 磨损程度大， 而且还要承受溜井 堵塞后用火箭弹处理时的爆破震动。 第三 种 是 混 凝 土 支 护 支 护 厚 度 3 0 0 mm， 主要用于溜井斗穿及底部结构的支 护。 锚杆为 6 1 8螺 纹钢 弯钩锚 杆， 长 1 ． 8 m， 横向距 l m、 纵向距 0 ． 9 m梅花型布置， 用水 泥砂浆全 长锚 固。钢 筋阿主 筋用 ／ 1 6螺纹 钢， 间距 3 0 0 mm横向布置， 付筋用 6 1 o钢筋 两头弯钩， 间距 3 0 0 ram纵 向布置， 钢筋 阿保 护层 l O O mm。 混凝土设计标号 C 2 0 ， 配 比水泥 砂子 石子 1 2 ． 3 2 4 ． 1 2 ， 水灰 比 0 ． 5 3 ， 石子规格 5 ～4 0 mm 同一条溜矿井的上段、 中下段、 底部结构 可以采用不同的支护形式， 在极破碎岩 体中 整条溜矿井都需采用错 杆 钢 筋混凝土支 护 。 3 溜矿井施工 3 ． 1 施工方法选择 龙首矿的溜矿井施工以前曾采用过普通 法、 爬罐法， 也曾尝试过天井钻机掘进 法． 但 这些施工方法在金川矿区破碎的岩石条件下 极易冒落， 施工安全性差 、 成井速 度慢， 支护 强度弱。经过多年的摸索， 现在均采用下挖 法施工 井口布置溜井硐室、 绞车硐室、 井帽 等措施工程， 用凿岩爆破法 下挖， 随掘髓支。 该施工方法的优点是安全性 好， 杜绝了施工 过 程中的片冒， 支护质量可 以保证。1 9 9 9 ～ 2 0 0 1 年 施工 的 2 8条溜矿 井没 有发 生过 片 冒， 也没有发生过大的安全事故。1 2 8 0中段 2 5行以西的三条溜井施工后 已有三年时间， 而且 长时间被水授 泡， 至今仍没有任何质量 问题 。 3． 2 施工工艺 下挖法施工溜矿井的工序见圈 1 。 圈 1 下挖法施工溜矿井工序 围 3 ． 2 ． 1 凿岩爆破 凿岩用 YT一2 8型凿岩机手持 凿岩， 按 光面爆破要求布孔， 用乳化炸药， 延期导爆管 并联后再由串联导爆管引到井口一次点火引 爆。 3 ． 2 ． 2 出毛 人工将毛石装入 吊桶， 提升到井 口后盖 好井 口盖板， 用钢丝绳挂钩勾住 吊桶底部， 缓 慢松动绞车将毛石翻入滑动溜槽及斜槽后装 入矿车。 3 ． 2 ． 3 支 护 井筒毛断面形成后 支护的主要步骤是 布设主付筋、 打锚杆、 支模板、 浇筑混凝土。 布设主付筋 主付筋网度符合设计． 误差 2 0 mm， 与井筒中心偏差3 0 m m。 打锚杆 锚杆垂直井筒岩面， 夹角不能小 于 8 0 。 ， 锚杆间排距误差 1 0 0 mm， 锚杆必须 用水泥砂浆全长锚固。 支模板 模 板每组高 1 ． 2 m， 两组 同时使 用， 先支下面一组， 浇筑完混凝土后再支上面 一 组， 有利于混凝土震动密实。 浇筑混凝土 混凝土干料接配合 比装入 维普资讯 第 6期 姚维信 龙首 矿采场溜矿井设 计与应用 混凝土搅拌机搅拌均匀，自流进入溜混凝土 管， 混凝土在浇筑时用振动棒震动密实。 3 ． 3施工安全 对提升设施设 计要合理， 安装要保证质 量， 运行时每班要详细检查， 有隐患时必须停 车整 改 。 爆破必须用导爆管 串联至井 口， 放好警 戒后用火雷管一次点火， 爆破 后从井底用高 压通风 3 O分钟。 ’ 人在井内作业时要有 良好照明， 盖好井 口盖板， 下放物料时必须在吊桶内， 长钫料必 须绑扎好， 不许向井筒 内扔任何工具， 井筒内 的溜混凝土管 、 风水管必须固定好。 绳等杂物进入溜井， 减少堵井。 3 防止 充填混凝土流入溜 井， 造 成溜 井凝固堵死。充填封板墙时要用喷射混凝土 对板墙或粉煤灰砖墙喷射封闭， 一般情况下 在充填前放空溜井， 但如果井筒垮塌井 口太 大， 在封板墙时溜井内应存满矿石， 用喷射混 凝土对井 口严密封闭， 万一充填混凝土泄露 时要及时放 出矿石， 防止充填混凝土凝固堵 死溜井 。 4 选用合理方式处理溜井堵塞。对于 不同原因、 不同高度韵溜 井堵塞， 要采用人工 处理、 药包爆破冲击和火箭弹等方法及时处 理， 减少对井筒的破坏。 4 溜井管理 5 结论 4 ． 1 设计及施工管理 设计要切合实际、 全面考虑 、 确保合理， 同时要贯穿于施工的全过程并不断完善。 从每道工序的施工、 确认抓起， 严格工艺 纪律； 施工、 质检人员分属管理， 职责明确 ， 责 任连带； 不合格工序坚决整改， 隐蔽性工艺终 身追 究。 4． 2 使用管理 溜矿井在使用 时为双重管理 各采矿工 区从源头杜绝大块、 杂物进入溜矿井 ； 矿里对 各工区溜井放 出的大块、 杂物等与经济责任 制挂钩考核。 1 采场溜矿井不能轻易放 空。空井深 度越大 ， 溜矿井受冲击磨损越大 ， 而 且粉矿 、 粘矿极易受冲击夯实而发生堵井。因此采取 多溜井 交替放 矿， 使空井 深度一 般 不大于 1 5 m， 而且使溜井中矿石及时得到振动。 2 井 口安装格筛。格筛的网度要略小 于矿石的最大块度， 以杜绝大块及木料、 钢丝 1 溜矿井是采 场 出矿的唯一通道， 对 设计、 施工 、 使用的全过程进行严格 的管理 ， 是保证溜井 畅通的最有效的途径， 对保证矿 山生产任务的完成及安全生产意义重大。 2 对金J i l 矿区极破碎的矿岩石来说， 用下挖法施工溜井是一种安全、 高教 、 经济的 施工方法， 既保证了工程质量、 减轻 了劳动强 度， 叉杜绝 了施工过程 中的冒落。 3 溜矿井在正常使用时必须加强管 理 ， 杜绝大块、 杂物等放入溜井， 要根据矿石 的块度、 粘结性等摸索 出合理的放矿 间隔时 间。 尽量减少溜井堵塞。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 刘 同有 ， 田永 绥等 ． 金 川镍矿 开采 的工程 地质 与岩石力学问题 上册 [ M]1 9 9 6 ． [ 2 ] 采矿手册 缩委会． 采矿手册 第 2卷 [ M] 北京 冶金工业出版社 ． 1 9 9 0 4 0 7 4 1 7 [ 3 ] 张梦 麟 ． 采矿 设计手册 矿床开 采卷下 [ M】 ． 北 京 建筑 工业出版社 ． 1 4 2 9 1 4 4 4 ． 维普资讯