铜山口铜矿疏通废石主溜井堵塞方法

朱先艳

(大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿， 湖北 黄石 435122)

1 前言

铜山口铜矿深部工程于2010年9月开工建设，于2015年初建成投产。矿山地下开采采用主副竖井—斜坡道联合开拓方式，主井担负井下矿石、废石提升；副井作为井下材料、设备及人员运输上下提升井，同时兼进风井和安全出口；回风井作为井下通风专用回风设施。南缘斜坡道作为采区斜坡道，无轨设备在分段巷道之间移动时联络道、进风通道、安全出口；北缘斜坡道具有采区斜坡道功能，没有安全出口。矿山已建2套充填料浆制备系统，其中一套作为胶结充填使用，可以满足矿山3 500t/d生产能力的充填要求。目前地面有2套1 000m3立式砂仓，2个200m3固结剂立式料仓，能满足采矿日均充填能力要求，日均充填料浆量为1 500m3/d。现已形成了完善的提升、运输、供风、供水、供电、通风、排水、充填等矿山开拓系统，还建设了的安全避险系统。地下采矿方法有两种，沿走向、垂直走向的分段空场嗣后充填采矿法及上向式水平分层充填采矿法，其中分段空场嗣后充填采矿法采切比为77m3/kt，采切工程量较大。铜山口铜矿溜坡系统：-160～-480m中段施工了矿石、废石主溜井各一条，净直径分别为3m、2.5m。-160m、-220m、-280m、-400m、-440m、-480m中段均与两主溜井卸载站相通，-440m设有矿石破碎硐室，-480m设有装矿石、废石皮带道，矿、废石经箕斗提升至地表，分别卸入地面矿石仓和废石仓。2015年6月出碴时，发现废石主溜井从-460m堵塞至-220m。刚投产，建设采场任务重，采切工程量大。若利用矿石主溜井转运提升废石，矿石、废石分流困难，不好掌控，矿石贫化上升，选矿回收率指标降低，造成铜金属流失到尾矿库，从而增加选矿生产成本；若利用南缘斜坡道运输废石成本高达40元/t，而经溜井运输转运提升废石成本低至5.35元/t，南缘斜坡道运输成本过高，不经济，但在主溜井没疏通期间，只能暂时采用南缘斜坡道运输采准切割废石。为了不影响达产，加快采场建设速度，减少废石转运成本，需及时疏通废石主溜井。

2 废石主溜井堵塞原因分析

造成废石主溜井堵塞原因：(1)为多生产矿石，承包施工队人员设备不足，只顾组织出矿，一个多月的时间没安排掘进工程，忽视了废石提升[1]。(2)废石主溜井附近有溶洞、巷道裂隙水，没及时清理附近水沟，导致水直接流入主溜井。(3)由于倒入废石主溜井的物质长时间后相互连接、胶结成块，大块间卡堵形成压力拱，这是造成主溜井堵塞主要因素之一，造成堵塞的物质包括：①掘进工作面有水，铲装带水废石泥浆；②生产中钢铁制品、电线电缆等废弃物料；③清理巷道喷砼支护的散落在底板回弹料和易结块水泥、砂浆、瓜米石等混合物；④清理采场充填试验时跑漏的充填体砂浆；⑤清理水沟、内外水仓中的泥浆、胶结块；⑥开拓采准切割工程在掘进、敲帮问顶时产生的大块。

3 废石主溜井疏通堵塞方法

3.1 常用疏通堵塞方法

(1)爆破法：利用炸药爆炸时产生空气冲击波来回震动破坏堵塞物强度，包括①竹杆捆绑炸药；②气球携带炸药；③矿用火箭弹；④直接在漏斗口和堵塞物上安放炸药。

(2)水破法：利用水溶解性和高压冲击力破坏堵塞物强度。

(3)其他方法:①漏斗口人工撬动；②静爆剂；③高压风强吹。

3.2 废石主溜井疏通堵塞方法实践

废石主溜井处理堵塞前，首先疏引附近水沟的水、溶洞水、巷道裂隙水，水不能直接流入井筒内。废石主溜井堵塞高达240m，不能采用单一疏通堵塞方法而是用多种联合方法才能完成疏通。井筒内堵塞物从上至下分布为松散体、胶浆状体、混合体、硬化体、混合体、胶浆状体、松散体。硬化体强度最高，处理的关键在疏通硬化体。根据废石主溜井堵塞现状，分析了溜井堵塞原因，结合疏通堵塞方法，制定采用联合方法疏通方案[2]。

1) -460～-400m堵塞疏通方法

-460～-400m段属于混合体，有一定黏结强度，易形成压力拱，靠自重不能垮落，只要有震动就能垮落下来。因井筒有水，空气潮湿且重，气球飞不起来，不能采用气球携带炸药；矿用火箭弹按矿山安全规程规定使用，不能随便制作；堵塞位于-480m上20m，水(风)压不能足以破坏堵塞物强度。因此，这段采用竹杆捆绑炸药、堵塞物上放炸药进行爆破震动疏通。

2) -400～-310m堵塞疏通方法

在初步设计、施工设计时，-400m中段矿废石主溜井中间均布置了检查天井，因其位于破碎的大理岩内，当时基建期考虑掘进安全因素，放弃了按施工设计图纸建设，也没另行更改施工设计。这次堵塞发生后，检查天井没布置在两者中间，在-400m中段现场选择岩性较好的地段，在废石主溜井东部与其距离8m处施工一条检查天井，高度70m。在设计施工的检查天井-370m、-350m、-330m标高处各施工一条联络道，施工检查天井时兼作临时通风道。-400m至-280m中段达120m，天井钻机施工高度只有70～75m，在-280m中段卸载站不能采用天井钻机；因-340m处施工了马头门，没施工卸载站，天井钻机无法进入现场，只能采用普通法掘进。

3) -310～-255m堵塞疏通方法

此段属于硬化体，结块有较高强度，应采用钻孔法疏通。在-280m卸载站内，采用配有直径80mm钻头的地下潜孔钻机钻孔，立柱固定在巷道底板、顶板，向下、向上倾斜钻孔，最大孔深为40m。 每层布置三个扇形斜孔，层间距在3.5～4m，卷筒粉状铵油炸药，非导爆管起爆，在井筒内炮孔段内装药，孔内堵塞长度2.5～3m。每次爆破一层，每天二个班循环凿岩爆破作业。爆破时进行警戒，邻近作业人员停止作业，撤离在安全地点后起爆，保持通信联络，禁止主副井提升，爆破后加强通风。

4) -255～-220m堵塞疏通方法

此段属于混合体、胶浆状体、松散体，采用竹杆捆绑炸药便可疏通。至2016年1月上旬，废石主溜井疏通。材料费、检查天井掘进费、提升费、运输费含南缘斜坡道运输废石费、人工费共计271万元。这次废石主溜井处理堵塞时间长达半年，耗时多、费用大。

4 废石主溜井的预防堵塞措施

主溜井是矿废石转运咽喉通道，必须保持畅通，否则严重影响生产。为杜绝此类事件再次发生，贯彻以预防为主原则[3]，防患于未然，铜山口铜矿在管理主溜井过程中采取以下预防堵塞措施[4]。

(1) 主溜井周围不得溶洞、断层、破碎带、裂隙的等地质构造水、水沟的水。

(2) 斜溜道口上方安装工字钢和实心圆钢制作的500mm方形格筛，严禁大块进入主溜井，造成主溜井的堵塞和砸坏井筒内壁。

(3) 严禁钢铁制品、电线电缆等废弃物料倒入主溜井；清理喷砼支护的回弹料；清理水沟和水仓淤泥；清理采场充填跑漏砂浆。将回收的废弃物料，清理的回弹料、淤泥、砂浆装入翻斗矿车，利用副井提升至地面。若发现倒入以上物料者一次罚款500～1 000元。

(4) 卸载站安装视频监控和联系电话,现场保持照明良好。

(5) 在-480m放料口、-400m检查天井是否有水、泥浆出现。

(6) 每天至少提升一次废石，及时放废，防止废弃物料、回弹料、淤泥、砂浆、大块在溜井内结块成拱。

(7) -480m废石仓内不得放空，留有3m高的废石作为缓冲层，以免砸坏振动台板。

(8) 建设采区沉淀池，减少水仓清理工作量。

(9) 安装溜井料位自动检测系统[5]。利用激光和微波雷达测距原理，能自动实现跟踪检测、动态观察溜井中料位所处位置，避免了堵塞类的生产安全事故发生。

5 结论

铜山口铜矿废石主溜井堵塞高度达240m，采用联合方法虽成功疏通了，但付出了较大的代价。通过制定主溜井使用制度，采取预防堵塞措施，安装视频监控等手段，未发生主溜井堵塞的事故，为保证深部工程早日达产创造有利条件。