鳳凰山銅礦充填法采場鋼制溜井、人道的安裝工藝技術改進

芮新志，王振乾

（銅陵有色股份鳳凰山礦業有限公司，安徽 銅陵 244000）

鳳凰山銅礦是銅陵有色金屬集團股份有限公司下屬子公司，位于安徽省銅陵市義安區鳳凰山村境內，居南陵、青陽、銅陵三縣交界處，礦山自1971年投產至今已由-40m水平采至-500m水平，目前礦山生產能力逐年下降，資源趨于枯竭。

生產中逐漸暴露出來許多問題，其中深部采場中礦體產狀變化較大，廢石量增大情況較為突出。進而導致生產效率較低，生產成本增大，采場作業循環變慢。因此需要及時對采場溜井、人道系統的安裝工藝進行技術研究，以求挖潛降耗，降本增效，減少生產成本的同時，穩定礦山產能。

1 礦山開采技術條件

礦床成因為高-中溫熱液交代矽卡巖型礦床，主要為銅礦石。礦體呈中厚到厚層似板狀陡傾斜狀，總體形態為上大下小、中間厚兩端薄的透鏡體，銅礦石平均品位1.2%左右。礦體頂底盤圍巖分別為花崗閃長巖及大理巖，局部有輝綠巖、破碎帶穿插，破壞了礦體的穩定性。花崗閃長巖易風化，遇水泥質化，穩定性差，大理巖堅硬，穩定性好。

2 現行采礦方法概述

上向水平分層尾砂充填采礦法是自下而上進行分層回采，每分層采出礦石后充入尾砂體，用于支撐采空區邊幫和作為下一分層回采的工作平臺。工作面為循環作業，鑿巖爆破、通風、支護、出礦、充填，完成一個循環后，再進行下一分層的循環。回采空間和范圍可以控制，人員、設備在暴露的頂板下作業，多采用錨桿支護的方式有效控制頂板。

（1）礦塊構成要素：采場沿走向布置，平均長100m左右，寬為礦體厚度，相鄰采場間留3米厚永久間柱，頂、底柱高7米（后期進行部分回采），中段高度60m～80m。

（2）采準切割：在中段施工穿脈平巷，自礦體的下盤部位上掘溜礦井、人行通道（2m×2m×9m）至拉底水平，然后向礦塊兩翼掘進拉底巷道（3m×3m），切割工作完成后在礦房兩翼沿礦體下盤向上掘進脈內充填通風井（2m×2m），完成采準工作。

（3）鑿巖爆破：采場采用YT24型氣腿式鑿巖機，50o～80o角升頂，水平孔壓頂，每分層回采高度3m。水平炮孔深3.1米，炮孔直徑40mm，炮孔排距0.6m，間距1.0米，采用2#巖石粉狀乳化炸藥，非電導爆管-電子起爆器起爆。

（4）出礦：采場使用WJD-1鏟運機（斗容1立方米）倒運礦石至溜井（鋼制），中段運輸巷道電機車牽引2立方米礦車裝車提升至地表。

3 鋼制溜井、人道的制作流程簡介

礦山直接購買成品鋼板（長10.9m＊寬1.5m＊厚0.06m/0.08m/0.12m），其中6mm鋼板用于制作人行通道，8mm鋼板用于制作溜井，12mm鋼板用于制作人道、溜井的連接板、支撐板等。

（1）鋼制溜井制作：在鉗工車間將厚度8mm的鋼板沿長度每隔2.67m切割成一段，再利用卷板機將其彎曲成半圓（斷面直徑為1.7m圓筒的1/2），兩個半圓筒用電焊機合成一個完整圓筒。然后再將圓筒平均分成4片圓弧，在每一片圓弧兩邊焊接支撐板、螺絲連接板用于片與片之間連接，上下焊接月牙板用于圓筒之間的連接。

（2）鋼制人行通道制作：在鉗工車間將厚度6mm的鋼板沿長度每隔1.22m切割成一段，再利用卷板機將其彎曲成圓弧（斷面直徑為1.56m圓筒的1/4），然后在每個這樣的圓弧兩邊分上、中、下進行打螺絲孔，用于片與片以及筒與筒之間的連接。

4 鋼制溜井、人道的安裝工藝流程簡介：

（1）鋼制溜井安裝：采場一個分層結束后，需要向上延伸溜井時，將制作好的圓弧通過通風天井下至采場進行現場拼接，通過螺絲穿插將四個圓弧拼接成一個高1.5m，直徑1.7m的圓筒，兩個圓筒之間通過螺絲進行連接后進行吊裝完成。這樣一個采場分層高3米，直徑1.7m的鋼制溜井安裝完成。

（2）鋼制人行通道的安裝：采場一個分層結束后，需要向上延伸人道時，將制作好的圓弧通過通風天井下至采場進行現場拼接，通過連接板穿螺絲將四個圓弧組成一個高為1.5m，直徑為1.56m的圓筒，再將兩個這樣的圓筒進行連接，最后通過吊裝的方式進行安裝，這樣一個采場分層高3米，直徑1.56m的鋼制人行通道安裝完成。

安裝后的的鋼制人行通道和溜井保持與采場地面垂直。正式充填前，先用防水帆布將鋼制人道、溜井四周進行整體包裹（人行通道設有泄水孔），下部澆筑混凝土防止充填過程中跑砂漏砂。以后采場每一分層回采結束以后，都是如此作業。

5 安裝作業工藝流程存在的問題及原因分析

鋼制人道、溜井各部分通過螺絲進行連接，強度不夠：常常使用時間一長螺絲生銹容易斷裂，進而引起鋼筒某一部分發生變形甚至片落，一旦發生該類事故，則溜井堵塞且不能再使用，屆時將導致采場作業停止。例如：-440m中段2#采場的兩個漏斗都是因為溜井發生變形，且有一塊鋼板墜落卡在溜井中間，導致溜井報廢，不得已只能在附近選取新的位置重新施工一個溜井。這不僅增大了成本，影響了采場作業，更制約了礦山生產。

鋼制溜井安裝時縫隙多，時間久了易跑砂、漏砂：充填前需要用帆布對鋼筒進行整體包裹，下部澆筑混凝土防止跑砂、漏砂，但往往時間久了帆布腐爛后，溜井內部會出現漏砂、漏水現象，導致礦石容易結塊，常常需要放炮處理，這樣不利于溜井正常使用的同時，更不利于作業安全。

鋼制人道、溜井垂直安裝，增大了廢石量：目前深部中段采場在向上回采過程中，礦體產狀變化較大，有些礦體傾斜變緩，往往采至上部時原來布置人道、溜井系統的位置逐步變成了廢石，這就給采場作業帶來很大影響。例如1#采場，南北頭各一個溜井、人道，在第一分層全部在礦體中，隨著作業高度上升，礦體偏移較大，使得原來布置人道、溜井的位置逐步變成圍巖，且距離采場越來越遠；4#采場，在第一分層時，人道、溜井就布置在了上盤大理巖中，這樣采場越向上采，距離人道和溜井就越遠，每一分層需要采的廢石量也會越來越多。再加上礦山沒有專門的廢石系統，廢石一旦采出只能倒運至采場作充填料，屆時將不斷增大倒運量的同時，過多占用采場正常作業時間，將嚴重影響采場作業循環。

6 安裝工藝流程技術改進

我們針對鋼制溜井、人道連接強度不夠現象，采用了對鋼制人道、溜井進行整體焊接安裝的方法：鋼制人道、溜井在采場拼接成圓筒以及圓筒吊裝以后，用電焊機將各部分連接處進行焊接封閉，使得各部分上下左右連成一個整體。這樣人道和溜井將很難出現由于螺絲斷裂或連接不牢固導致某一部分松動的現象，即便某一部分出現斷裂，也絕不會出現墜落卡塞的現象，大大降低人道、溜井維修工作量的同時，也增強了鋼桶密閉性。

針對采場礦體傾斜導致系統廢石量增大現象，我們采取了傾斜安裝的方法：例如深部中段4#采場在第一分層澆筑混凝土時，我們將溜井外口面澆筑高一些，使得鋼制溜井安裝后形成70度角，與礦體傾角保持一致，這樣可以大大降低采場在以后回采過程中的廢石量。再比如深部中段1#采場，目前人道、溜井全部在廢石中，我們在安裝溜井時，向采場方向進行傾斜安裝，下部用鋼板焊接成一定高度，使得鋼制溜井安裝后形成一定傾斜角度，以后隨著采場上移逐步偏向采場；安裝人道時，我們用鋼筋混凝土澆筑出一個水平通道引向采場，然后再進行豎直安裝；確保溜井、人道系統始終在采場礦體中，這樣就可以大大減少廢石回采量。

7 預期經濟效益分析

我們在深部中段2#采場人道、溜井安裝時，采用焊接的形式進行，不僅大大節省了螺絲量，同時大大增強了溜井強度，節省了安裝時間。以往安裝采場溜井、人道需要兩個班，現在只需要一個班即可完成。節約了人力、物力，為及時充填爭取到了寶貴的時間。

我們在深部中段4#采場采用鋼制人道、溜井傾斜安裝，采場由-500m采至-440m中段，預計兩個系統聯絡道可少采廢石量1920立方米，節省打眼工約50個班次，出礦工約35個班次。屆時可多回采礦石5500噸，多出礦5300噸，加快了采場作業循環，同時節約大量錨桿、釬桿、釬頭、炸藥、風水電等，創造經濟效益不低于500萬元。

我們在深部中段1#采場采用鋼制人道、溜井傾斜安裝，采場由-500m中段至-440m中段預計將少采廢石量3300立方米。節省打眼工約100個班次，出礦工約75個班次；屆時可多回采礦石1.1萬噸，多出礦1.1萬噸，加快了采場作業循環，同時節約大量錨桿、釬桿、釬頭、炸藥、風水電等，創造經濟效益不低于1200萬元。

8 結論

該工藝技術改進工作，可在礦山區域進行推廣使用，不僅能夠有效保證鋼制溜井、人道的使用壽命，避免堵塞現象，同時減少采場廢石作業量，降低礦石結塊情況的發生，加快了采場作業循環，降本增效，促進礦山良性生產。