肖文濤

(武鋼礦業(yè)公司金山店鐵礦)

金山店鐵礦是國(guó)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(jìn)路間距為16 m，生產(chǎn)規(guī)模為300萬t/a。東區(qū)采場(chǎng)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(chǎng)因溜井堵塞造成生產(chǎn)事故(處理堵塞時(shí)間超過3 d)多達(dá)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(yán)重影響了東區(qū)采場(chǎng)的正常生產(chǎn)。因此，有必要對(duì)東區(qū)采場(chǎng)溜井堵塞問題進(jìn)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(chǎng)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(jí)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(jìn)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(jìn)入。地下礦山采場(chǎng)不可避免地會(huì)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(huì)加大溜井的堵塞頻率。

1.2 溜井結(jié)構(gòu)

(1)溜井?dāng)嗝娉叽绮缓细?。溜井?dāng)嗝娉叽缡歉鶕?jù)礦山實(shí)際情況及礦巖性質(zhì)設(shè)計(jì)的，金山店鐵礦礦石溜井?dāng)嗝嬷睆綖?.5 m，廢石井?dāng)嗝嬷睆綖?.0 m，設(shè)計(jì)傾角為90°。溜井?dāng)嗝孢^小或角度設(shè)計(jì)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(jì)要求施工溜井。施工管理不嚴(yán)格，掘進(jìn)中超欠挖嚴(yán)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(huì)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(chǎng)管理員對(duì)溜井井口管理不到位，超尺寸的大塊、廢舊雜物等進(jìn)入溜井;濕礦、粉礦、泥質(zhì)等不經(jīng)配礦，集中在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)倒入溜井;采場(chǎng)水源未能得到有效治理，噴漿回彈料進(jìn)入溜井，均會(huì)堵塞溜井。

(2)溜井貯礦時(shí)間過長(zhǎng)。溜井內(nèi)礦石長(zhǎng)時(shí)間不放礦松動(dòng)，時(shí)間越長(zhǎng)，礦石越密實(shí)，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(shì)能大，沖擊力強(qiáng)，夯實(shí)程度大，礦石密實(shí)，便形成了堵塞;貯礦段過高，對(duì)下段的壓實(shí)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(dòng)法

將竹竿接長(zhǎng)，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(dá)到疏通的目的。該方法操作方便，但人員必須進(jìn)入溜井內(nèi)操作，危險(xiǎn)性高，并且竹竿長(zhǎng)度和剛度有限，當(dāng)處理高位堵塞時(shí)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(dòng)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(biāo)高以上(下)的平巷安裝深孔鉆機(jī)，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(biāo)高以上的平巷安裝深孔鉆機(jī)，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(jìn)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(duì)準(zhǔn)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(dá)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(jìn)行爆破處理。該方法處理時(shí)懸掛藥包藥量有限，現(xiàn)場(chǎng)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(dá)到疏通溜井的目的。還可結(jié)合竹竿綁炸藥包爆破震動(dòng)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(jiǎn)單，但存在疏通時(shí)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(tái)在溜井內(nèi)鉆孔處理法和應(yīng)用擴(kuò)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(chǎng)大塊率，對(duì)不合格的大塊必須進(jìn)行二次破碎處理，在溜井口設(shè)工字鋼格篩，嚴(yán)控大塊入井。出礦過程中嚴(yán)禁將廢舊工字鋼、木板、枕木、錨桿等雜物倒入溜井，及時(shí)對(duì)出礦掌子面的廢舊工字鋼、木板、枕木、錨桿等雜物進(jìn)行清理回收。對(duì)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(yán)禁將某一級(jí)別易堵井物料集中溜放。應(yīng)合理疏通采場(chǎng)中的水源，水源較大時(shí)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(shí)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(jì)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(duì)不穩(wěn)固或者破裂帶處應(yīng)采取相應(yīng)的支護(hù)措施，對(duì)漏水部位采取防水措施，施工完畢后應(yīng)嚴(yán)格驗(yàn)收。

3.3 加強(qiáng)溜井溜放管理

當(dāng)班值班長(zhǎng)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(shí)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(chǎng)嚴(yán)控入井大塊、雜物等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間，當(dāng)有濕礦或黏性粉礦時(shí)，原則上應(yīng)每班進(jìn)行放礦松動(dòng)，防止礦石密實(shí)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(dāng)達(dá)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(duì)于生產(chǎn)水平在溜井的上部或高位溜井時(shí)，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(shí)力，也能有效保護(hù)溜井底部結(jié)構(gòu);④定期清洗井筒，溜井在長(zhǎng)期溜礦過程中會(huì)有部分礦渣附結(jié)于井壁，時(shí)間越長(zhǎng)附結(jié)物越多，尤其在濕礦或黏性粉礦或井筒有水源時(shí)，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(jì)責(zé)任制，落實(shí)具體人員崗位職責(zé)，加強(qiáng)監(jiān)督檢查，出現(xiàn)溜井堵塞，應(yīng)及時(shí)分析原因，落實(shí)考核，并進(jìn)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(shí)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(duì)性的處理、預(yù)防措施，對(duì)于類似礦山確保溜井暢通具有一定的借鑒價(jià)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(guó)，曹延?xùn)|.溜井堵塞機(jī)理分析及預(yù)防措施［C］∥第五屆中國(guó)充填采礦技術(shù)與裝備大會(huì).合肥:國(guó)家金屬采礦工程研究中心，中國(guó)有色金屬工業(yè)采礦信息網(wǎng)，2011:11-13.