大傾角溜井在云南會澤礦山的成功運用

金曉云

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤分公司采選廠, 云南會澤縣 654212)

大傾角溜井在云南會澤礦山的成功運用

金曉云

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤分公司采選廠, 云南會澤縣 654212)

闡述了云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤礦山采選廠自主設計并施工的主溜井的實際運用情況,并分析制定了其使用和維護方面的保障措施,從該公司2008,2009年的運行效果看,其做法和設計思路對同類礦山有一定借鑒意義。

大傾角溜井;掘進廢碴;溜井加固;廢石充填

云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤采選廠為云南馳宏鋅鍺股份有限公司下屬的生產單位,會澤采選廠有兩個礦山,一個是以開采氧化鉛鋅礦石為主(簡稱1號礦體),另一個是以開采硫化鉛鋅礦石為主(8號礦體和10號礦體),年開采氧化礦石10萬t,硫化礦石60萬t。

目前采礦深度已至1200m標高以下,正在進行深部資源接替工程的施工,屬深井采礦。會澤采選廠井下主溜井是存儲與轉運礦巖的重要設施,布置合理與否對礦山采礦成本的影響極大,根據云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤礦山采選廠其特有的地質特征,采選廠設計并施工了1號礦體深部資源接替工程的三條大傾角主溜井。

1 礦區地質概況

會澤礦區位于揚子準地臺西南緣的滇東北凹陷盆地中,處于小江深斷裂帶和昭通-曲靖隱伏深斷裂帶間NE構造帶、SN構造帶及NW構造帶的構造復合部位,是我國著名的鉛鋅鍺產地之一。

礦體賦存在礦山廠逆斷層上盤,礦山廠背斜南東翼下石炭統擺佐組地層中上部粗晶白云巖和灰色灰巖中。礦體頂、底板與圍巖界線清楚,沿層產出礦體產狀與地層基本一致,走向北45°～50°東;傾向南東,傾角上緩下陡,在45°～55°之間,一般為51°。

礦體在剖面上呈似層狀、透鏡狀,平面上呈條帶狀、透鏡狀。礦體總體形態、產狀都比較穩定,平面上中部厚大,在礦體走向和傾向端部變薄或分支尖滅。未發現較大規模的斷層,斷層對礦體完整性沒有影響。但北西向節理對氧化礦體形態有所影響,礦體在節理兩側有膨脹和收縮現象。

2 大傾角溜井設計依據

1號礦體深部資源接替工程的施工中充分吸取了上部開拓系統中局部出渣與卸礦單獨成井不盡合理,造成基建投資成本增加的弊端,又最大限度地利用已竣工的溜井與上部充填、排水、通風系統工程有效銜接,在布置溜井時充分考慮礦體賦存的真實情況,在礦體下盤適當位置每間隔75m合理布設一個溜井,溜井傾角60°左右,每一中段設計施工3～4個溜井,距離中段平巷8m左右利用溜井聯絡道與平巷貫通,一井多用。即采準形成之前本中段及下分段開拓、采準的掘進廢石均通過本中段溜井進入溜井系統底部結構裝車運入碴倉,采準形成后采場采出礦石利用鏟運機倒入礦體下盤溜礦井進入中段出礦系統裝車卸入儲礦倉,最后通過豎井提運到地表進入選礦廠。

溜井設計共穿過上泥盆統宰格組三段、下石炭統大塘組、下石炭統擺佐組3個巖層,其中主要在下石炭統大塘組和下石炭統擺佐組。在1704m標高段局部有滴水,巖層總體穩固性較好,但部分地段,主要是巖層交界處或部份地段可能有破碎帶需進行錨桿支護、噴錨支護,澆灌支護等臨時性支護及永久性支護。

3 溜井使用情況

1號礦體深部(1764～1584m標高)間的溜井有3條,離礦體下盤20m左右,分別在5#剖面線、9#剖面線、14#剖面線,溜井為寬2.2m×高2.4m的矩形斷面,溜井聯絡道為寬2.2m×高2.14m的三心拱斷面,中段主溜井、中段礦倉儲礦能力均為500t。

會澤礦山采選廠主溜井偶有垮冒現象,通過調查發現,采場溜井的主要破壞形式及功能喪失的主要表現是:井壁片垮導致溜井井徑擴大、溜井無法封井和截井、堵塞、溜井聯絡道破壞。比如9號主溜井上部的破壞,就是因為該井位于下盤礦巖接觸帶,在溜井掘進過程中,大量工程用水進入巖體中,從而引起這些巖體弱化碎脹,承載能力大幅度下降而導致垮冒,因此主溜井的布置應盡量避開斷層破碎帶。

3.1 溜井破壞原因分析

(1)斷層破碎帶的影響是溜井破壞的主要原因之一。曾經破壞的幾條溜井就處于斷層破碎帶,盡管在溜井設計時,認真考慮了溜井位置,但因斷層帶數量多、傾角又緩,許多溜井難以避開,是造成溜井在掘進和使用過程中垮冒的主要原因。

(2)溜井在各個分段水平都要與出礦聯絡巷相連,井與巷的交叉口往往是穩定性最差的部位,通常只是簡單的拱架支護,再加上多水平卸礦的沖撞,使各個分段卸礦口附近的井筒破壞十分嚴重。

(3)溜井圍巖條件本身就較差,再加上通過能力大,存在時間又長,應及時進行支護才能保持穩定,但大部分溜井都未采取必要的支護措施,即使采取了加固也是垮冒之后不得已而為之。

(4)溜井的使用過程中,有時空井卸礦,從而造成礦巖在數十米的井筒中連續沖撞,加劇了溜井片垮。各分段水平的積水不加阻止地流人井筒,造成溜井圍巖的溶蝕、膨脹和軟化,加速了溜井的破壞。

3.2 溜井管理措施與安全運行建議

(1)為防止人員不慎墜落,溜井在使用過程中必須要有篩網、阻車木(雙層充填管,用倒楔錨桿、鋼繩固定),暫時不用的小井要及時進行封堵或設立警示標志(見圖1)。

圖1 溜井隔篩及隔墻

(2)處理堵塞溜井需爆破時,應在每個相鄰分段貫通口處放置“禁止通行”警示牌,并在放炮前通知作業點內及其它相鄰工作面人員撤出,到安全地帶進行避炮,并嚴格執行現場放炮確認制(見圖2)。

圖2 溜井貫通口

(3)處理溜井堵塞人員需系安全帶且必須站在安全位置,防止摔傷、鐵棍擊傷,處理溜井故障或清理礦碴必須明確負責人,確定并落實防范措施。

(4)嚴禁溜井內進水,必須修筑防水墻、截水溝,阻止各中段的匯水流入溜井。放礦、碴前必須檢查確認溜井內有無積水,若有積水,應先疏通排干,方能放礦、碴且人員不得在溜井漏口正前方,應點動放礦碴,并做好快速避退準備。

(5)根據采場變化的實際情況對溜井進行局部改進、改善和改造,如在空井狀態下,利用塊礦自然沖刷井壁,礦流將井內拐點處凸出部分沖刷掉,形成適合其流通需要的流通路徑。鑒于會澤礦山采選廠井下系統已建成投產,可在大修時放空溜井,在安全作業前提下,加陡溜口底板坡度,增大振動放礦機臺板傾角,擴大溜口流通斷面,增大溜口底板光滑度,使之易于放礦。

(6)嚴禁大塊礦石入井,對預防溜井堵塞有巨大作用,會澤礦山采選廠根據溜井經過地段礦巖體特性,井筒的大小長短適時對井筒進行跟蹤,發現有大塊或堵塞及時進行處置,此外,合理進行卸礦、放礦,控制溜井貯礦高度和溜放礦停歇時間,也可以在一定程度上減少和避免溜井堵塞。

(7)礦山正進行深部基建工程,該工程亦采用大傾角主溜礦井,分枝溜礦井多階段出礦系統,建議主溜礦井應盡量布置在礦體下盤,并留足夠厚度的保安巖柱。有條件時主溜礦井應充分利用現有的主溜礦井及貯礦倉。主、枝溜礦井應同步施工到位,防止在施工枝溜礦井和卸礦硐室時,對主溜礦井造成破壞。在主溜礦井關鍵部位運用微量爆破及巖層錨固技術。

會澤采選廠井下采空區目前正用開拓階段碴倉里的掘進廢碴充填,采空區充填可全部消耗掘進廢石,實現井下廢石“零”排放,從而大大減少空區充填所需的膏體充填量,大大節約采礦充填成本,以2009年為例,井下空區充填消耗掘進廢石111166t,按目前180.11元/m3膏體充填料成本測算,共節約采礦生產成本11123413.49元。

[1]《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊(第2卷)[M].北京:冶金工業出版社,1991.

[2]《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊(第4卷)[M].北京:冶金工業出版社,1990.

[3]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業出版社,1995.

[4]明世祥.地下金屬礦山主溜井變形破壞機理分析[J].金屬礦山,2004,(1):5～8.

[5]何標慶.紫金山金礦溜井堵塞原因分析及其預防[J].黃金,2005,(6):25～28.

2009-12-03)

金曉云(1972-),男,云南富源人,工程師,從事礦山采礦工程設計與管理工作,Email:jiny2005@163.com。