深溜井卸矿高压气流粉尘治理技术研究

刘伟强 姚银佩 王志 李印洪 谭浪浪

摘 要：地下矿山矿石一般采用中段卸矿，经主溜井汇集后集中提升至地表。随着矿山开采的延伸，多中段溜井卸矿作业时，矿石极速下落形成冲击气流并带有粉尘，由下部中段的支岔溜井喷出，严重影响了下部中段的作业环境。文章分析了深溜井放礦高压气流的原理及影响因素，总结了矿山对冲击气流粉尘治理的三种综合措施。

关键词：溜井卸矿；高压气流；粉尘；综合治理

前言

矿山井下矿石运输一般采用多中段分别卸矿，经主溜井汇集后集中提升至地表。溜井卸矿作业时，松散的矿石在井筒内极速下落，致使井筒内下部空气急剧压缩，形成高压气流，由下部中段的支岔溜井冲出，甚至形成暴风。气流含有大量的粉尘，严重污染了卸矿后巷，并且部分污风可能扩散进入生产巷道影响矿山生产。近些年来，俄罗斯上兹吉特矿、加拿大Panel矿、云锡马拉格矿、红透山铜矿、凡口铅锌矿、安庆铜矿等国内外矿山开展了深溜井放矿粉尘治理研究[1]，取得了一些成效。

矿山一般采用密闭封堵下部支岔溜井的方法，将粉尘密闭在井筒内，阻止风流的溢出，再配合喷水降尘的方式。还有一些矿山，将卸矿时各支岔溜井冲出的高压气流用风机排入回风巷道，或净化合格后送入风源井巷。但这些方法对于深井多中段开采的矿山来说，主溜井卸矿高差大，产生的冲击气压大，溜井中段支岔多，封堵工作多，且影响中间中段的生产工作，增加了通风系统压力，且除尘效果差。研究深溜井冲击气流产生规律，优化和改造溜井防尘工艺是改善井下作业环境，实现矿山安全、环保生产的需要。

1 深溜井冲击气流产生原理

矿山采用溜井转运矿石，转运设备将矿石卸入溜井时，受到井筒壁的制约，矿石在下落过程中将压缩矿石下部井筒内的空气，形成类似于活塞推动进程，矿石利用自身的重力对下部空气的做功，压缩空气具有了动压，形成高压风流，下落的破碎矿石含有大量的粉尘，气流会带着粉尘由下部支岔溜井冲出，进入卸矿硐室，然后扩散开来。随着矿山开采深度的增加，矿山主溜井高差甚至超过三四百米，若无防护措施，主溜井井筒内空气急剧被压缩，产生的高压气流，包含着粉尘顺着支叉溜井像暴风一样冲出，造成卸矿硐室附近区域严重污染，甚至沿着矿石运输巷道进入入风源井巷或者采场作业面，造成新鲜风流污染，因此，溜井卸矿粉尘成为了井下尘源之一[2]。

2 深溜井高压气流粉尘的影响因素

深溜井卸矿时产生的高压气流冲击粉尘受矿石性质、卸矿方式、卸矿量和卸矿高度的影响，对于一个矿山来说，矿石性质和卸矿方式基本相同，则卸矿量和卸矿高度的溜井冲击粉尘的主要影响因素[3]，对其分析如下。

2.1 卸矿量对高压气流的影响

冲击气压随单次卸矿量的增大而增大，单次卸矿量越大，矿石对溜井井筒的封堵效果越好，矿山下落形成的冲击气压越明显，带出的冲击粉尘越多。

单次卸矿量取决于矿山采用的搬运设备，如矿车、铲运机、卡车等，采用大型卸装设备一般会形成较高的冲击气流。

2.2 卸矿高度对高压气流的影响

冲击气流随卸矿高度增大而增大，卸矿高度增加，矿石在井筒内下落行程增加，带起的风速越大，激起风尘量越大。

深溜井设计时一般按中段划分，各中段设有支岔溜井，为中段卸矿的需要，所以矿山中段设置越高，支叉溜井卸矿高度越高，形成越高的冲击气流。

3 除尘综合治理措施

3.1 密闭封堵，抽风排尘

上部中段卸矿时，下部各中段的支岔溜井井口的冲出风尘问题，可密闭井口和石门方向，在另一侧抽出式排尘，即可在支岔溜井口设置自动密闭装置，矿车进入卸矿时，打开溜井口，其他时间为关闭状态，并在与主石门巷道的交汇处安装一电动风门，矿车经过时开启，其他时间为关闭状态，隔断高压气流风尘污染风源风质，同时卸矿巷另一侧设置风机，将污风压入回风巷[4]。

3.2 细雾喷洒降尘

为达到良好的降尘除尘效果，减少污风的形成，及污风污染范围，在溜井口和石门方向设计喷雾装置，可沿巷道壁一周内设置喷头，形成水雾，形成隔断，在这里形成饱和水雾区，有效的捕集到高压气流带出的粉尘，污风在此得到净化，可减少二次污染。

3.3 卸压井分风降压

考虑矿岩稳固性和工程费用，在主溜井一侧约6～10m处开凿一条与之平行的卸压井，根据中段高度的不同在每隔15-20m，施工水平联络巷与主溜井贯通。矿石在溜井内下落时，矿石上部为负压，矿石下部为正压，通过平行的卸压井和联络巷使正负压力区贯通，可实现溜井封闭区域内空气循环，对正压力区卸压，大大降低冲击气流的危害[5]。

在卸压井上部将冲击气流集中抽出，并采用多级净化措施，如大空间自然沉降、湿式喷淋除尘、干雾降尘、碳式吸附等方式，使风流达到风源风质要求，可作为新鲜风流进入工作面使用，既达到了溜井高压气流粉尘治理的目的，又增加了矿山通风的有效风量。

卸压井分风降压，结合风流净化措施，在很多矿山得到应用， 值得注意的是循环风的利用要保证净化质量，气流中的有毒有害气体和粉尘都要达到要求，实践证明，此方案是处理高溜井卸矿高压气流粉尘比较有效的方法。

4 结束语

随着矿山开采深度的增加，矿山主溜井卸矿高度增大，针对也随之产生高压气流粉尘问题，文章分析了深溜井放矿高压气流的原理及影响因素，总结了矿山对冲击气流粉尘治理的行之有效的方法。

参考文献

[1]李政.坑下矿山高溜井漏风及粉尘污染控制技术研究[J].有色金属（矿山部分），2006，58（5）：42-45.

[2]杨凯，吕淑然.铜兴公司卸矿溜井冲击性粉尘治理研究[J].有色金属（矿山部分），2013，65（2）：68-70.

[3]吴国珉，刘金明，吴超.溜井放矿冲击气流的分析与污染控制措施[J].采矿技术，2007，7（4）：40-41+43.

[4]赵鹏.云锡溜井防尘措施研究[J].工业安全与防尘，1989（3）：1-3.

[5]石长岩.红透山铜矿卸矿溜井系统防尘工艺技术综述[J].有色矿冶，2005，21（5）：10-12.

作者简介：刘伟强（1963-），男，高级工程师，主要从事矿山安全和通风技术的研究工作。