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摘要：溜井在生产过程中经常会发生堵塞情况，本文对溜井矿石的移动规律和储存方法进行了分析，提出了以控制大块率、避免粘结平衡拱的形成来解决溜井堵塞的难题，将已有的溜井管理方法和技术进一步完善，对提高生产效率、节约矿石开采成本具有很大的改进作用。
关键词：溜井堵塞；管理方法；提高效率
很多矿山的矿石都埋藏在高山上，矿石运送较为频繁，为提高矿石运送效率节约成本，会打通一些垂直方向的巷道（溜井），由上而下直接倾倒矿石，之后让运送工具直接在溜井下接运即可。溜井作业合理利用了矿石的垂直重力，一方面让矿石运送效率极大提升，另一方面也一定程度上起到粉碎矿石的效果。本文基于这一背景，以溜井管理为主线，现做如下报告：
一、溜井内矿石的移动储存特点分析
在矿山开采过程中，溜井是运输矿石的主要通道，被称为“矿山咽喉”工程，在矿山开采过程中占据重要地位，但溜井易发生堵塞和跑矿，引发安全事故。首先对溜井的内部情况作分析，溜井通常分为五个区域，溜井口至溜井底部依次：空井段（第一区）、储矿段（第二区）和其他三个区。矿石在溜井内运动规律不是固定的，移动过程中形成一个动态拱，随着矿石的移动有拱再生成，也有拱遭到破坏。在空井段中矿石进入时速度视为零，速度增加时即为重力加速度，由于受到水平初速度影响，矿石会对溜井内的一侧产生冲击，这个过程是矿石在溜井内作自由落体运动，造成了溜井的井壁冲击破坏。
溜井的第二区主要功能是储存矿石，储存段矿石的下落属于垂直等速运动，此时矿石在矿井内移动不是相对的，而是全断面运动，矿石移动位置是在溜井的周边，在矿石移动的过程中，接触矿石的井壁受到了磨损，磨损的情况较为均匀，放矿和不放矿的情况下，松散体重均保持不变，而且卸矿时的夯实状况受到矿石松散体重的影响，当空井区的井段较长，矿石到达储矿段时下落速度越快，对储矿区的冲击也越大，夯实度和紧密度也越高，若空井段较短，矿石自由落体到达第二区速度小，对于储矿段的冲量也相对较弱，夯实程度和矿石的紧密度也受到影响小，呈现松散特征。
溜井的第三段位于储矿段下面，矿石在储矿段被夯实，提高了矿石的抗剪强度，到达第三区域时，矿石松散性开始恢复，松散性对于溜井的堵塞有着重要影响。在储矿段和第三区的交界处，矿石在垂直方向的移动，伴随着加速度移动方向也发生变化，呈现水平方向移动，此时出现凹点。第三区在排空过程中，矿石表面伴随滚动、滑落和陷落的现象，矿石体积较大的开始落在坑底，堵塞住第四区，当溜井断面越大，矿石的尺寸越大，第四区堵塞情况越严重。
溜井第四段处于过渡区，具体在振动放矿机上口和全断面之间，矿石在这区域内移动时，移动的范围从溜井有效断面缩小到溜井口有效断面，排空时大块矿石集中后出现自动分级现象，大块矿石集中在额槽，粉矿则聚集在溜井底部，当风吹过溜井内第四区时，矿石表面喷出矿尘。
溜井的第五区和前面的四个区域不同，矿石在此区不会产生移动，在井壁不受矿石摩擦的情况下，井壁的加固环节可以免去。第五区的稳定情况受到溜井整体储矿的影响，第四区开始储矿时，第五区的稳定情况较好，主要表现在高度、形状和流动角上，第四区开始排空时，第五区表面的矿石滑到底部，矿石堆角变缓，矿石堆趋于稳定。
二、溜井堵塞原因分析
（一）大块平衡拱
大块平衡拱是造成溜井堵塞的主要原因之一，它的形成主要是较大快矿石在没有筛选的情况下直接进入溜井，由于相互咬合作用，矿石和矿石结合出现平衡拱，针对这种堵塞情况，需要控制大块平衡拱的形成，从根本上解决堵塞的源头。
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（二）粘结平衡拱
矿石在溜井中移动会形成动态拱，也会有静态拱产生，静态拱是溜井堵塞的主要原因。矿石由于各种因素，会出现粘结平衡拱现象，它的形成主要有三个原因：第一，矿石的粘结力较大，溜井涌水量不是一定的，有的矿井涌水量较多，增加了矿石的粘着力，最终产生了粉矿平衡拱。粉矿平衡拱通常附着于溜井的井壁上，在重力、内外摩擦力和粘着力这三种力的作用下，溜井内一部分矿石和粉矿发生相互咬合，形成粘性拱。第二，导致粘结平衡拱的另一个因素是混凝土喷射后产生的回弹料、导爆管爆炸后的物质与矿石混合在一起，直接进入了溜井。第三，由于生产期间的分配问题，不平衡的分配导致了溜井使用系数较低，粘结平衡拱也逐渐产生。
三、溜井管理办法
（一）控制大块率
大块矿石的咬合是矿井堵塞的主要原因之一，为了缓解堵塞，保持溜井的通畅，必须避免大块拱的形成。首先，对矿石的规格进行筛选，在溜井口设置固定的尺寸，并利用冲击式碎石机，将大块矿石碎成符合的大小，当筛选后的矿石进入溜井后，不会造成拱的形成，同时又能不采用炸药对矿石块度进行处理，减少对矿井通风系统的污染。其次，要确定恰当的爆破参数，爆破参数对影响爆破质量，合理参数能有效提高爆破率，降低成本，改进巷道掘进和中深孔的爆破系统，最终达到控制矿石大块率的目的，解决溜井堵塞。
（二）减少粘结平衡拱
矿山溜井发生堵塞80%是由于粘结平衡拱造成，处理粘结平衡拱也较为复杂。首先要注意配矿的操作方式，溜井在不同品位配矿的情况下增加块度配矿，这样一定程度上减少了溜井内的粉矿，避免粘结的产生。其次，将喷浆回弹料、废钢筋和导爆管产生的杂物，如果进入溜井，会造成粘结平衡拱的产生，所以要避免这些物质倒入。最后，溜井内储存的矿石含水率要尽量减小。当矿石的含水率较高时，通常会是巷道集水，集水进入溜井后，造成了堵塞。通过实验我们得出结论：溜井内储存的矿石，当矿石含水率等于11.9%时，粘结力为1t/m2，此时最易形成粘结平衡拱；当矿石的含水率超过11.9%时，流动性增加但粘结力相对减弱。为了减少溜井堵塞，需将集水控制在一定安全范围内，储存矿石的含水率不能超过10%。
（三）放矿流程统一规范管理
放矿需要制定详细的计划，将采场内的矿石资料集中起来管理，记录矿石的品位、开采量、性质以及粉矿率等。首先，矿石在溜井内的储存时间要严格控制。矿石储存的时间较长会造成重力、内外摩擦力、粘着力下重新排列松散岩石，排列后的结构和之前的不同，造成矿石的压实度增加，进一步加大粘着力和内摩擦值，这个值若超过一定的界限，松散的岩石的性能会逐渐消失，最终形成结拱堵塞。
结束语
总的来说，通过对溜井内矿石移动特点进行分析，对溜井产生堵塞的原因制定相应的管理办法，充分考虑影响堵塞发生的各种情况，采取措施使矿石级配与溜井井壁达到一个理想状态，从而减少溜井堵塞，提高生产效率，节约运营成本。
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论文作者:张小飞
论文发表刊物:《探索科学》2016年8期
论文发表时间:2017/1/10
标签：矿石论文; 井壁论文; 松散论文; 断面论文; 情况论文; 矿山论文; 井筒论文; 《探索科学》2016年8期论文;