溜井管理方法与应用技术研究_李爱国

S e r i a l N o .496A u g u s t .2010现　代　矿　业M O R D E NM I N I N G总第496期2010年8月第8期 李爱国(1967-),男,高级工程师,总工程师,056300河北省武安市。

溜井管理方法与应用技术研究李爱国　刘洪伟　张耀东(邯邢冶金矿山管理局北洺河铁矿) 摘　要:分析了溜井内部矿石的储存和移动特点,及溜井发生堵塞的原因,提出了控制大块率、避免粘结平衡拱的形成、规范放矿作业和堵塞处理等方法,对科学使用溜井、提高放矿效率具有一定的参考和借鉴作用。

关键词:大块拱;粘结拱;溜井放矿;堵塞处理中图分类号:T D 853 文献标识码:B 文章编号:1674-6082(2010)08-0085-02 溜井是地下矿山开采过程中运输矿石的主要通道,对提高生产效率、节约开采成本起着举足轻重的作用。

然而,在溜井生产的过程当中,由于种种原因很容易造成堵塞甚至跑溜事故,严重影响矿山的正常生产,而且还存在着很大的安全隐患。

因此,分析矿石在溜井内的储存特点和导致溜井堵塞或跑溜的原因,以便针对可能出现的问题进行有效地处理和预防,管好、用好溜井,发挥其“矿山咽喉”的作用。

1　溜井内矿石的储存移动特点矿石在溜井内移动时形成一个动态拱,矿石的移动过程即是动态拱的形成和破坏过程,根据其运动特点,一般分为五个区[1],见图1。

图1　溜井内部矿石储存情况分区图(1)第一区。

为溜井在上部水平的井口向下空井段部分,矿石在该区一般做自由落体运动,矿石入井时初速度可视为零,加速度即是当地的重力加速度,但由于矿石入井时有一定的水平初速度,因此倒矿处相对一侧的井壁直接受矿石冲击,井壁会发生比较明显的变化。

(2)第二区。

为第一区下部的储矿段部分,矿石在本区内垂直等速下降,矿石之间没有相对位移,矿石在溜井内全断面移动,移动的剪切面是矿石与溜井井筒相接触的周边面,在该过程中,矿石对井壁周边的磨损均匀、轻微,而且松散体重在放矿和不放矿时是一样的,始终保持不变。

矿石的松散体重与卸矿时夯实情况有密切关系,第一区越长,矿石下落到第二区时速度越大,对第二区的冲量也越大,夯实程度越大,矿石越密实;反之越松散,由于矿石被夯实,提高了矿石的抗剪强度,在矿石移动到第三区时,矿石的松散性逐步得到恢复,不能恢复时就会很容易发生堵塞。

(3)第三区。

第三区矿石表面处于第二区末点和第三区起点时,就会由于矿石垂直方向的移动出现加速度并伴随水平方向的移动而有“坑”(凹点)开始出现,这表明坑内矿石垂直方向的移动速度不同,越靠近凹点(即流动轴)矿石移动速度越快。

处于这个区域的矿石也是全断面移动的,但移动速度和方向有所变化,随着凹点坑不断扩大,变速变向部分逐渐增加,垂直移动的矿石逐渐减少。

当第三区处在排空过程时,矿石表面就会有滚动、滑动和陷落的现象出现,并产生大块自然分级,大块矿石集中在坑底,使第四区容易堵塞。

当溜井断面尺寸越大、溜放矿石块度越大、大块含量越高、大块集中现象越严重,第四区堵塞次数就越多。

当第三区处在储矿条件下放矿时,矿石产生自然调向。

溜井直径越大、第三区越长,调向效果越好、堵塞机会越少。

因此要求溜井储矿面在任何情况下不低于凹点,这样既可充分利用自然调向减少堵塞,又可避免大块矿石突然集中形成堵井。

从凹点起,矿石开始松动,松散体重减小,当全断面矿石均松动时第三区结束。

(4)第四区。

即位于振动放矿机上口与溜井全断面的过渡部分,矿石从全断面移动过渡到局部断85面移动,矿石移动的有效断面由溜井断面逐渐缩小到溜井口有效断面,在储矿条件下矿石自然调向,在排空过程中有大块矿石集中自然分级现象,靠近顶板(或额槽)大块多、靠近底板(溜底)粉矿多,而且风流可以穿过第四区,在排放矿石的过程中,矿尘从矿石表面喷出。

当第三区的动态拱移动到第四区,且动态拱的跨度大于有效断面时,溜井堵塞。

由于该区有效断面积逐渐减小,堵塞率高,故称此区为高频堵塞区。

(5)第五区。

该区的矿石一般不发生移动,因此井壁不受磨损,所以此区溜井井壁不需加固。

该区的高度与溜放的矿石物理力学性质(矿石块度及组成、粘着力、矿石初始体重及流动角)、溜井下部结构、溜井口形式及尺寸有关,也与溜口底部材料与矿石的静摩擦角有关。

第五区的稳定情况与储矿情况有很大关系,当第四区储矿时,第五区高度、形状及流动角都比较稳定;当第四区的矿石排空时,第五区上表面的部分矿石滑下来,使矿石堆角变缓,矿石堆稳定。

2　溜井发生堵塞的原因2.1　大块平衡拱当转运设备将采场中含有较大块度的矿石不经剔除就直接倒入溜井后,很容易因为相互咬合而形成大块平衡拱,从而造成溜井的堵塞。

2.2　粘结平衡拱溜井中矿石移动过程即是动态拱的形成和破坏的过程,一旦在这个过程中形成相对稳定的静态拱,就会很容易造成堵井。

分析我国许多金属矿山发生堵塞的过程,主要由以下三方面因素导致了粘结平衡拱的形成。

(1)矿石粘着性较好,加之个别溜井涌水量较大,更加增大了矿石间的粘着力,形成粉矿平衡拱。

这类拱往往是粘性介质不断粘结于溜井井壁,使溜井形成程度不一的“管状”,然后少部分块矿和粉矿在重力、内外摩擦力及粘着力的共同作用下相互咬合,粘结成拱,形成一种类似混合拱的平衡拱(粘性拱)。

(2)喷射混凝土的回弹料、爆后导爆管等杂物没有与矿石分开,被随同矿石倒入溜井。

(3)生产期间分配不均衡,溜井使用系数偏低。

3　溜井管理不论是溜井堵塞还是溜井跑矿,这些事故均严重地影响着溜井的正常生产,并威胁着人员和设备的安全。

为了充分发挥溜井开拓系统投资少、经营费用低等优点,就必须科学的管理溜井,确保溜井畅通无阻。

保障溜井正常运行应从以下几个方面抓起[2]。

3.1　控制大块率为了确保溜井放矿畅通,避免形成大块平衡拱,首先应保证入井矿石的块度在允许范围内。

(1)在溜井口增设固定的格筛,规格为700m m ×700m m,并配备冲击式碎石机,既保证了卸入溜井的矿石块度不超过规定值,又可以避免采用炸药处理大块对井下通风系统的污染。

(2)改进巷道掘进和中深孔爆破系统。

根据矿岩的具体情况设计出合理的爆破参数,既可以提高爆破效率,减少爆破成本,又可以改善爆破质量,显著降低大块率。

3.2　避免粘结平衡拱的形成由粘结平衡拱引起的溜井堵塞,约占矿山溜井堵塞事故80%以上,而且处理难度很大,在矿山生产的过程中,要避免形成粘结平衡拱,主要从以下几方面入手。

(1)严格做好入溜矿石的配矿工作,在品位配矿的基础上增加块度配矿,避免粉矿入井比例过大。

(2)尽量避免将喷浆回弹料、废钢筋、导爆管等杂物倒入溜井。

(3)减小溜井中储存矿石的含水率,避免巷道积水流入溜井,并尽量堵塞或疏导溜井内的渗水。

现场生产实践表明,当溜井中储存矿石的水份达到11.9%[2]的含水率就可以产生1t/m2粘结力,极易形成粘结平衡拱;当含水率大于11.9%时,粘结力减小而流动性增大,易引起跑溜事故。

因此,溜井内储存矿石的含水率应控制在10%以下。

3.3　规范放矿流程依据放矿理论与实践,定期编制放矿计划图表,建立采场各类矿石的资料档案,包括矿石平均品位、矿石量、矿石性质、矿石湿度、粉矿率,并考虑溜井裂隙水等情况,指导溜井放矿管理,同时还要做好以下工作。

(1)矿石在溜井内储存的时间不能过长。

随着储矿时间的增长,在重力、内、外摩擦力及粘着力的共同作用下,松散岩块重新排列,结构改变,导致矿石压实度增大,引起内摩擦系数及粘着力增大,当压实度及粘着力增大到一定程度时,会使溜井中松散矿石失去松散性,导致结拱堵塞。

因此,要做到每天每班都能够松动放矿,特别是应适当加大溜井的吞吐量,如每天能达1500t以上且放矿,就能保证溜井86总第496期 现代矿业 2010年8月第8期S e r i a l N o .496A u g u s t .2010现　代　矿　业M O R D E NM I N I N G总第496期2010年8月第8期露天铁矿台阶爆破参数优化廖成孟　邓世学　龙晓玲　杨青学(重钢集团太和铁矿) 摘　要:露天铁矿台阶爆破是露天铁矿生产作业的重要环节。

通过某矿生产实践,在适宜的地质情况下针对不同的岩性,适当地调整台阶爆破参数,以最大可能地减少孔数;合理选择微差时间和起爆方向,以控制应力波叠加峰值,简化钻孔装药作业,提高生产效率。

关键词:台阶爆破;微差时间;起爆方向;减震效果中图分类号:T V 542 文献标识码:B 文章编号:1674-6082(2010)08-0087-03 台阶爆破是露天矿采矿生产作业中的重要环节,其成本在露天矿生产总成本中占有较大比例。

爆破参数设计的合理性直接决定着爆破效果和爆破作业成本。

为提高露天矿爆破设计的科学化水平,合理选取爆破设计技术参数,对于控制爆破生产效果与成本,提高露天矿生产的经济效益,均具有极其重要意义。

然而由于地质条件和岩性多变,爆破过程具有较大的不确定性,爆破作业在实际生产中仍然需要不断改进。

1　台阶爆破参数的调整设计在一定的条件下(岩石性质与岩体构造、炸药性能与装药起爆方式、钻孔质量等),爆破参数(如抵抗线、孔距,炸药单耗等)的变化,可产生差异很大的爆破效果和破岩质量。

如果爆破参数不合理,将产生不良的爆破效果,如爆堆成型差、爆破抛掷较远、飞石增多、大块剧增、震动加大、留有根底,不利于挖装运等[1]。

为达到良好的爆破效果,提高矿山经济效益,就必须解决爆破的两个主要环节,即爆破质量的准确评价和传统设计方法优化改进。

通过调整爆破参数、改进爆破方式,以达到降低成本的目的。

1.1　台阶炮孔参数设计1.1.1　地质条件地质条件是影响爆破效果的重要因素,爆破方法及爆破范围的大小、爆破总量、堆积形态、爆破后出矿施工现场的布置等都直接受地质地形条件的影响,尤其是药包爆破作用范围内的结构面,其影响程度取决于结构面的性质、产状及药包位置。

大孔径 廖成孟(1982-),男,汉族,江西石城人,工程师,615041四川省西昌市。

的矿石经常处于松动状态,防止矿石在溜井内结拱。

(2)检修时间不宜太长,否则溜井内矿石结实,放矿时很容易形成平衡拱而造成堵塞。

3.4　做好堵塞处理矿山溜井一旦堵塞,如果处理不及时,就会严重影响矿山生产,因此,需要确定合理的方法对堵塞溜井进行尽快处理。

目前我国处理溜井堵塞主要有竹杆爆破法、高压水冲击法、灌水法、钻孔爆破法和矿用火箭弹爆破法[3]等几种,在生产中比较常用的是竹竿爆破法和灌水法,其他方法由于技术问题和可操作性差而应用较少。

4　结　语通过对溜井内储存矿体移动特点及堵塞原因的分析,确定了科学管理溜井的方法。

另外在溜井设计时,应综合考虑矿岩性质、矿石块度和生产规模等多种因素,合理确定溜井断面大小,此外,应尽量将溜井布置在破碎带外,如果因为实际需要无法避开破碎带时,应对溜井井壁采取可靠的保护措施,使溜井一直处于正常的运行状态,从而提高矿山的生产效率,节约运输成本。