高位溜井堵卡的形成機理及處理方法
技術交流
作者：杜飛 王鶴燕 石明超 王偉 呂英磊
摘要：礦山發展趨勢是隨著礦體越采越深，要與上部運輸係統和提升井對接，需要在更深中段設置車場和延深井筒，高位溜井的作用日顯突出，尤其是在進一步降低成本方麵。但是目前國內研究高位溜井的課題較少，三山島金礦在處理溜井堵卡方麵積累了一些經驗。文章主要介紹了高位溜井堵塞產生機理和處理新舊方案的應用研究，並特別注重了高位溜井第一次啟用流程，對科學使用溜井、處理溜井堵卡具有參考作用。
關鍵詞：高位溜井；堵卡；鑽機法；灌水法
中圖分類號：TD854 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0081-02
溜井是礦山開采集中運輸的咽喉工程，對提高生產能力和降低成本起到至關重要的作用。隨著采礦方法的改進，高位溜井逐漸凸顯出優勢，但同時暴露出容易堵卡的問題，嚴重影響礦山的正常生產任務，而且若處理方法不對或不及時則存在極大的安全隱患。溜井堵卡的原因很多，但最終表現的形式基本上都是形成了粘結平衡拱。
1 工程背景
三山島金礦新立礦區為滿足新立主混合井的10000t/d提運能力建設了多條主溜井，長度均達到120m以上，新立礦區-320m至-600m中段的85#、87#、89#垂直溜井，-400m至-600m中段的53#、57#斜70°溜井，-480m至-600m中段的53#、55#、57#垂直溜井均與-600m運輸大巷相通，其中85#出現了嚴重堵卡問題。該溜井直徑3.0m，采用正掘方式，噴漿50mm，局部有片幫的地方，錨網支護，裝備驚天固定式破碎機，振動式放礦機，550mm格篩，2m3側卸式運輸礦車。建設完畢後直接傾倒礦石，對長溜井第一次啟用缺乏管理經驗，導致投入後不久，整個溜井出現了堵卡。
2 溜井堵卡形成機理
2.1 溜井內礦石運動規律
礦石自從卸載站自由落體進入溜井後，進入放礦機額牆以上3～5m處，形成末端，該段若無特大塊突然滑落一般不能堵卡，即使堵卡由於靠近放礦機口，容易被處理。第一次啟用時對溜井井壁和放礦機衝擊大之外，以後主要其高度、形狀及流動角比較穩定，受放礦形式影響較大。隨著礦石的不斷卸載，溜井料位升至距離格篩20～30m處，形成正常段，該段最容易發生堵卡。由於堵卡高度多變，是高位溜井堵卡處理的難點。正常段以上至格篩為空井段，礦石在空井段一直做自由落體運動長度對正常段影響大，衝擊力大夯實礦石，所以控製空井段高度很重要。
上述三段的長度關係是不斷變化的，溜井堵卡在無雜物和水流進入的情況下，一般正是三者的變換導致，起移動機理歸結為溜井內礦石臨時流動拱向粘結平衡拱的形成過程。
2.2 溜井堵卡原因
設計方麵：溜井斷麵和坡度設計不合理。溜井的斷麵盡量控製在直徑3m和坡度65°以上，額牆厚度要足夠承受豎直溜井礦石的衝擊力，應設置貯礦段，斷麵為溜井正常段的1.5倍左右。
管理方麵：溜井內的礦石存放時間過長，易產生結塊，使後來放礦時結成拱頂；溜井壁突出，當突出麵積達到溜井斷麵積5%～8%時，將會阻止礦石流動，使溜井堵塞；采場的礦石在倒往溜井時，將未經二次破碎的大塊礦石和采場內的鋼管、鋼筋、木材等雜物一起倒在溜井裏，容易造成溜井堵塞；溜井內礦石儲存時間過長，一般不能超過8h不流動，尤其是粘結性較大的礦石；溜井內有水眼或溜井口有水流進入，一般溜井內礦石含水率在12%左右可以產生很大的粘結力，是形成平衡膠結拱的重要原因。
2.3 放礦機設備選用方麵
礦石流量大的應建議選用液壓式放礦機，粘結性大的多用振動式放礦機。礦山溜井一旦堵塞，若不及時處理，將會嚴重影響礦山的生產。
3 處理方法應用
目前，我國常用的處理溜井堵塞的方法有以下幾種：竹杆爆破法、高壓水衝擊法、灌水法、鑽孔爆破法、礦用火箭彈爆破法、觀測井法等。此外也有礦山用氣球攜帶炸藥爆破，或遇堵塞高度較低時，直接將炸藥放在井底礦石上，靠炸藥爆炸的衝擊波進行震動處理。