高深溜井在大紅山無底柱分段崩落采礦法中的應用與改進

范有才，徐萬壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業公司，云南新平縣653400)

高深溜井在大紅山無底柱分段崩落采礦法中的應用與改進

范有才，徐萬壽，陳雙云

(玉溪大紅山礦業公司，云南新平縣653400)

大紅山400萬t/a采礦工程用大結構參數無底柱分段崩落法開采，設計采用高深溜井出礦。通過對系統生產中遇到的一系列技術問題進行分析，提出了高深溜井降段封堵、技術改造、溜井上延、溜井管理與大修的技術改進方案。

高深溜井;無底柱分段崩落法;大紅山;技術改造

在大紅山鐵礦400萬t/a采礦工程中，為最大限度提升規模、降低成本，設計采用高深溜井出礦、集中水平運輸，溜井深達180～245m，因礦山投產2年即超產(設計3年達產)，生產任務繁重，溜井使用頻度過高，出現了一等系列技術問題，制約和影響了采礦生產。通過認真分析與改進，取得了顯著的效果，同時也積累了較豐富的采礦生產管理、技術經驗，本文予以總結，為同類礦山提供一些借鑒。

1 溜井降段封堵

隨著生產規模的不斷擴大，大紅山400萬t/a采區各分段的快速回采，須通過各穿脈聯道轉入持續生產，因此聯道溜井須進行降段封堵。由于各分段過聯道的時間不同及溜井敞口過大，須在各分段對各溜井分別進行橫向封堵，而封堵方式的合理性關系到生產的正常推進。

溜井封堵位置為溜井口下3.5m處，封堵方式采用先錨固后澆灌混凝土較合理可行。封堵前為保證施工安全可靠，在溜井內用礦石填充至指定高度，并在礦堆上用細砂鋪平，再用塑料袋等密封性材料覆蓋作為隔離層;然后在溜井口下2m處平行并以85cm的間距打11根錨桿(Φ20mm×2.5m螺紋錨桿);最后在隔離層上澆注厚度為3m的C20混凝土。此方式解決了溜井降段封堵的技術問題，大大改善了使用的安全性，滿足了生產的需求，達到了生產合理接替的預期效果。

2 溜井技術改造

大紅山井下400萬t/a采區，因無底柱分段崩落法大規模采礦的工藝特性及礦體品位分布的不均衡性，上下分段須長期共用溜井，以滿足供礦量與質量均衡配礦的要求。而各分段溜井為直通溜井，上分段出礦時，礦石碰撞井壁，在下分段產生飛石，進入下分段巷道內，對生產作業帶來了較大的安全隱患。若不及時合理解決問題，將嚴重制約采礦生產順利進行及3年達產目標的實現。

經分析，須對溜井進行改造，以滿足使用要求:

(1)為便于溜礦，在溜井與聯道交叉處設置斜溜口;

(2)為避免飛石傷及作業設備、人員，在溜井與聯道交叉處上部設置擋板;

(3)為防止鏟裝設備滑入溜井，及防止水進入溜井，在溜井與聯道交叉處設置車擋，如圖1所示。

圖1 溜井的改造

具體實施上方法是:刷斜口，對需刷斜口位置進行鑿巖爆破，鑿巖完成后將溜井內礦碴放至聯道底板以下6～8m，使爆破后的礦碴進入溜井，斜口與溜井成45°，長4.8m，高4.1m，靠溜井一側寬6.6 m，靠聯道一側寬4.4m，斜口成型后在兩側墻澆筑混凝土，其中靠溜井端厚1.6m，另一端500mm。混凝土澆筑后斜口凈寬為3.4m;擋板施工，先在溜井位置搭好腳手架并鋪好木板，再在基巖上施工Φ20mm×1.5m的螺紋鋼錨桿，每根槽鋼兩側兩根錨桿為一組(錨桿間距150mm)，各組錨桿間距450～600mm，錨桿施工結束后，采用槽鋼與錨桿進行焊接，焊接采用滿焊，槽鋼焊接結束后采用10mm的鋼板與槽鋼焊接，下部與斜口混凝土澆筑時預埋的38kg鋼軌進行焊接;車擋施工，在聯道內靠溜井一端施工車擋，先在基巖中施工Φ20mm螺紋鋼錨桿，間距為500mm，排距為400mm，錨桿長度為1200mm，嵌入基巖950mm，最后澆筑寬500mm、高300mm的混凝土形成車擋，長度根據各溜井情況有所不同。

通過改造，滿足了使用要求，為上下分段同時出礦創造了較好的條件。

3 溜井上延

隨著生產規模的不斷擴大，大紅山井下400萬t/a采區溜井數量、溜井直徑已無法滿足生產需求，嚴重影響了生產任務的完成及產能的進一步升級。

根據采區每日需達產量，及各分段需出礦量(回收率第一出礦分層按30%、第二出礦分層95%，第三出礦分層100%)，結合溜井日出礦能力進行綜合考慮，需對不同分層的溜井上延至不同的分層。以主采區為例，在大規模快速回采及上分段回采需超前下分段的無底柱分段崩落法采礦工藝的要求下，落頂分層需進行松動出碴，而落頂層缺少出碴溜井，經分析，K603溜井上延至落頂分層較可行，能滿足使用要求。第一出礦分層回收率較低，經測算，溜井數量能滿足要求，不再上延。第二出礦分層需大量出礦，需針對不同位置及條件將K1002、K1003、K1004、K804等溜井上延。為減少溜井上延過多增加成本及高深溜井的管理維護難度，第三、第四出礦分層通過充分利用已上延溜井，上下分層共同使用來滿足使用要求。但因溜井離運輸分層距離較近，生產組織難度大，需增加儲礦量。經分析，對各溜井從運輸層至第三出礦層的直徑擴刷至4.2m(原直徑3m)是可行的。但在實施過程中，各溜井下段平面聯道工程還有相當長的距離，部分溜井振機還未安裝，很難利用溜井系統進行排碴。由此制定了詳細的網絡計劃，對主要溜井的平面工程提前施工，并作為掘進重點。平面工程施工的同時，有步驟地組織振機安裝。溜井上延因分段施工，采用普通法進行掘進。為保證施工安全，采用“先下后上”的分段施工原則，采用先導小井，再刷大成井的方法進行施工，主要工序有搭設工作臺、鉆眼爆破、裝巖，輔助工序則有撬浮石、通風、接管線等。

4 溜井管理

大紅山在高深溜井的使用過程中，為了提高溜井的效率，避免對持續穩定的生產造成影響，采取了一些管理措施，主要有:

(1)設置溜井口車擋(采區內設置泄水孔)，避免積水流入溜井;

(2)為減少對溜井振動放礦機和放礦口的破壞，嚴格控制溜井存礦高度大于10m;

(3)下達溜井放礦指令后，應確保各溜井每班放礦一列車以上，以防止溜井堵塞;

(4)礦石尺寸≥850mm的大塊須鏟到指定地點集中進行二次爆破，不允許放入溜井;

(5)出礦時溜井口原則上不予噴水，粉塵濃度大時需作噴霧式灑水裝置;

(6)為確保出礦安全，溜井位置應配置照明、警示燈、警示牌及安全護欄等。

5 溜井大修

盲溜井大修的安全措施是臨時性的措施，待溜井大修作業完畢后需拆除，以保證溜井的功能正常使用。大紅山通過施工工藝摸索、方案優化，安裝可行性研究，形成了一套可行的盲溜井大修操作法。與傳統的施工方法相比，該工藝在保證溜井大修工程質量、安全、工期上有明顯的優勢，可使盲溜井大修施工工效得到大幅提高，同時可大幅度節約成本。

盲溜井大修安全措施主要是在大修的溜井上部兩個分段高度處，先將礦石填滿，然后在最上面的分段高度處溜井井筒上方懸掛溜井專用安全氣囊，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照一定的安全傾角搭安全棚，安全棚用槽鋼鋪滿整個溜井井筒斷面，上面用竹筏加鋪。然后繼續下放礦石到該安全平臺的下分段，在該分段澆注混凝土加錨桿平臺，澆注的時候預留PVC管炮孔和通風口，通風口兼做安全氣囊掛繩孔口。待混凝土平臺養護凝固好后，下放溜井井筒內礦石至放空。放空后在檢修位置上方懸掛安全氣囊即可開始溜井的大修作業。

盲溜井大修安全措施主要由安全氣囊、槽鋼安全棚、混凝土安全平臺、通風散熱系統組成。其中安全氣囊為專用安全氣囊，從國內專業廠家定制。槽鋼安全棚由錨桿固定在分段口和井筒壁上，安全棚的橫擔由工字鋼組成。混凝土安全平臺為C30標號混凝土加錨桿澆注在分段口井筒內。

如圖2所示，實施過程中將整個盲溜井安全措施分成3段完成，即380～400m、400～420m、420～440m。每一段的安全措施都起著不同的作用。整個安全措施施工從上往下采用流水作業，先在420～440m懸掛專用安全氣囊，待安全氣囊正常發揮作用的時候，再在420m分段搭建槽鋼安全棚，待420m分段槽鋼安全棚搭建好后，再在400m分段澆注混凝土安全平臺，待到混凝土安全平臺養護好后將420～440m的專用安全氣囊懸掛在380～400m分段之間。

圖2 溜井大修工藝

在大修的溜井上部兩個分段高度處分別作安全措施，溜井上部更高處片幫等墜落物下落時通過第一平臺緩沖作用，對第二平臺的沖擊力大大減小，當墜落物因塊度大等各方面的原因，第二平臺也不能發揮作用時，溜井井筒上方懸掛的安全氣囊進一步起到緩沖作用，同時在聽到沖擊異響后，利用安全氣囊被異物打通后放氣的時間現場維修人員能安全撤離。將礦石填滿至最上分段高度處，利用溜井里面的礦石作為支撐，按照礦石自然堆積的安全傾角搭建上分段安全棚，操作便利、可行。再向下分段繼續下放礦石到相應的操作平臺，依次進行，操作有序、合理。因澆注后上下完全封閉，在澆注混凝土加錨桿安全平臺時預留PVC管通風口，通過預留孔可形成上下貫穿風流，有利于通風，同時因安全氣囊上方需要用繩索懸掛，預留孔可兼作懸掛繩道，另此預留孔也可作為大修完成后拆除安全平臺的爆破自由面。充分利用了操作平臺的有限空間實現操作使用功能上的完備性。混凝土平臺凝固養護好后，放空溜井井筒內礦石，并在維修工作面上方2～2.5m高處用繩索懸掛安全氣囊，此安全氣囊采用高強度合成纖維織物雙面涂覆高性能橡膠經縫紉、粘合制成，具有高強抗沖擊性能、耐磨、可任意折疊等特點。安全氣囊除作為安全緩沖作用外，還可阻擋粘附在本段溜井壁上的碎石墮落。

大紅山2010年初主要對3個溜井實施大修，通過對溜井大修工程實施過程的跟蹤、分析與改進，共節約113.25萬元，取得了良好的經濟與社會效益。

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2011－04－21)

范有才(1979－)，男，云南麗江人，工程師，工商管理碩士，主要從事采礦技術及生產管理工作，Email:fyc1220@163.com。