溜矿井设计说明

一、 主溜矿井设计概述溜矿井放矿不仅适用于平硐开拓的矿山，也适用于竖井开拓矿山（采用溜矿井放矿、集中出矿的运矿方式），在我国不仅大中型矿山，而且在一些小型矿山应用也广泛。采用溜矿井集中出矿的方式，可以大大提高矿山建设初期的提升效率和运输能力。1、 矿山开拓运输现状一般认为，矿石年产量在30万t以下，井深在300m左右时，采用罐笼提升。因此，我矿目前正是采取分阶段、分井筒式综合提升。副井主要负责提升1818中段，中央井和西风井共同负责提升1768中段、1718中段和1668中段的矿石、人员、设备和材料等。东风井正在施工的收尾阶段，年底将与三四中段贯通。2、 深部开采面临的问题依据我矿目前的钻孔勘探地质情况，往下推测矿体已到地下五百多米，按现有50m一个中段高度来划分，已近10中段。随着开拓和回采工作的进一步往深部推进，开拓及提升运输的很多问题将显现出来：（1）开拓系统需要完善。矿山开采的前期，采取分阶段、分井筒式管理的方法是可行的、有效的。但是随着往深部开采，就需要对矿石，人员、材料和设备分开进行提升运输，这样采取中央井集中提升矿石，东风井兼为人员、设备、材料和废石的提升井，便于集中管理。（2）提升能力有待提高。原有竖井提升方式，矿石与其他没有分开，且各中段单独提升，致使竖井无法进行连续作业，提升能力受限，无法发挥出设计能力。集中提升可充分利用中央井双层双罐的设计作业方式，全面提升运输能力。3、 设计的目的和意义根据我矿目前的开拓运输现状，以及现有采矿技术水平，设计主溜矿井主要是为了：（1）完善矿山开拓系统。随着矿山建设的进一步推进，原有的开拓系统弊端显现，已不能满足生产需要。主溜矿井的设计使各井筒的提升任务分工明确，形成中央井与西风井、东风井相辅相成的完善的开拓系统；（2）集中管理，节约成本。主溜矿井将三、四中的矿石倒入五中，集中出矿不仅节省提升、运输设备，而且节约动力及材料消耗。同时，也相应的降低了矿石运输的成本；（3）大大提高了出矿效率。原有人员、矿石提升与中段出矿混合模式，操作较为繁琐，导致出矿效率较低。但随着主溜矿井的设置，这一问题将得到有效解决。集中出矿效率远超出原有水平。4、 设计内容（1）溜矿井类型的选择（2）溜矿井位置的选择（3）溜矿井规格的确定（4）溜矿井辅助工程的设计（5）溜矿井设计施工相关安全问题二、 主溜矿井设计选择溜矿井有着明显的优点，但也存在一些不足。它对于粘结性很大的矿石，或选矿对破碎有特殊要求的，并不适用。而且一旦当其出现故障，将会影响到多阶段的运输能力和竖井的提升能力。因此，正确选择和设计溜矿井的形式、结构参数、生产能力以及合理位置等，将是设计需要考虑的重点因素。1、 设计原则溜矿井设计选择的主要原则有以下几方面：（1）根据矿体埋藏条件和采矿方法所确定的运输平巷，拟定溜矿井位置方案进行比较，使其在各阶段的开拓工程量最小，运距最短，施工方便，安全可靠，服务年限长，经济效益好；（2）溜矿井位置应布置在岩层坚硬、稳固地带，尽量避开断层，破碎带、溶洞及大量涌水地区；地质构造复杂的矿山，溜矿井位置应补作水文或地质工作，以查明溜矿井通过的岩层；（3）溜矿井位置尽量布置在矿量集中，运输条件好，矿石最小运输功地段附近；（4）阶段集中矿石溜矿井一般应布置在矿体下盘稳定的围岩中，以免留保安矿柱；（5）大中型矿山采用集中溜矿井放矿时，最好有两个矿石溜矿井，以便当某一溜矿井一旦发生堵塞、跑矿事故时，生产不致中断；（6）溜矿井装卸矿口位置，应避免直接放在石门、沿脉运输巷道等主要运输巷道上，以减少运输线上的干扰和防止矿尘污染运输巷道；（7）若矿石粘性大、泥矿多、粉矿率高、易产生再结性以及对矿石块度有特殊要求时，一般不宜采用溜矿井放矿。2、 方案的选择及优化（1） 溜矿井类型的选择溜矿井按其开掘的倾角、溜放阶段的数目以及溜放过程中能否控制等不同，具有多种形式。我矿目前要实现三、四、五中段的集中出矿，就必须采用多阶段型溜矿井。与倾斜溜矿井相比，垂直溜矿井易于施工，便于管理，矿石呈中心落矿，对井壁的冲击磨损小，磨损主要在上口，但架设格筛之后，上口磨损也较小。而且，中心落矿冲击力大，还能使部分矿石被冲碎。瀑布型、捣段型及分段控制型溜矿井，在施工和堵塞处理上带来的困难较大。且每个中段的转运及控制，无形中增加了出矿成本，也会影响提矿效率。综上而言，我矿采用多阶段分枝式垂直溜矿井形式。（2） 溜矿井位置的选择依据设计原则，对溜矿井的位置拟定如下方案：考虑到尽可能降低运输成本，及运输的快捷、方便，把溜矿井布置在中央井的附近。且矿体的倾向为南倾，走向为东南方向，故将其布置在勘探线9线至11线中间。为了避免留保安矿柱，应布置溜矿井在矿体的下盘。而由于往深部，主巷不同程度的往南偏移，四中较三中南偏40米，五中较四中南偏22米。因此，考虑三中布置在主巷南侧，四中卸矿和五中出矿的位置则在主巷北侧。综上而言，溜矿井位置在勘探线9线至11线之间，开口位置位于三中主巷南侧，中口位置在四中主巷南侧，出口位置在五中主巷北侧。如下图所示。图1 1768中段溜矿井设计平面图 图2 1718中段溜矿井设计平面图图3 1668中段溜矿井设计平面图（3） 溜矿井规格参数的确定溜矿井结构上部为溜矿段，下部为储矿段，与各阶段连接处设有接口。溜矿井断面设计为圆形，因其稳定性好、利用率高，易于开掘。断面直径因大于允许通过块度的3-5倍，加之考虑矿石的粘结性、湿度和粉矿量，取最大倍数较为安全合理。故溜矿段直径=50.4m=2m（选厂进矿块度不大于400mm）。储矿段的大小取决于矿山的日出矿能力、允许通过块度等。其直径一般应大于溜矿段的，故取储矿段直径=4.0m。矿山日出矿能力在600t左右，储矿在400t即可，因此其高度取15m。与溜矿段之间以60收缩角接界，收缩段高1.5m，开阔段高12m。图4 溜矿井设计剖面示意图 溜矿井上口我矿运输设备为侧卸式矿车，其卸矿长度较短，采用直筒型卸矿口即可。在卸矿口位置安装格筛，以阻止大块卸入。格筛安装成15的倾角，使不能过筛的大块滚到卸矿方向进行处理，卸矿方向留出0.6m作为处理大块的工作平台。格筛用钢轨加工制成。选厂粗碎进矿块度要求不大于400mm，因此格筛网度取0.4m0.4m。图5 溜矿井上口剖面示意图 溜矿井中口溜矿井中口即是指溜矿井与四中段的接口处，该处卸矿口与三中设置一样。但卸矿峒室与溜矿井之间用斜溜道连接。斜溜道倾角应大于矿石自然安息角，取值为60。溜矿井与卸矿峒室应留6m的保安矿柱，计算得出斜溜道长度为12m，规格为2.0m2.0m，斜溜道底部用。图6 溜矿井中口剖面示意图 溜矿井下口溜矿井下口设计为筒形，这样不容易堵塞。为了防止设置单一口时，振动放矿机出现故障，下口为双口放矿。其结构参数为：宽度B大于三倍的矿石最大块度0.4m，取值为1.5m；溜口高度H约为宽度B的倍，取值为1.2m；粉矿的堆积角一般工程经验认为是70；溜口顶板倾角1应大于等于，取值为75；溜口内坡角2应小于自然安息角，工程上一般取30；溜口倾角3至关重要，为保证顺利放矿，但又不发生跑矿，一般取大于矿石安息角2-4，即取为40；溜口脖为控制放矿速度，保证闸门安全，不宜太长或太短，一般取L=1m；溜口额墙厚度为防止矿石冲击磨损，也较厚，取b=0.6m。溜口与矿车距离保持为a1=0.2m，a2=0.2m。图7 溜矿井下口剖面示意图（4） 溜矿井相关辅助工程在溜矿井储矿段的邻侧设置检查天井和检查平巷，他们的作用是观察溜矿井的储矿状况、处理溜矿井堵塞。检查巷道布置在储矿段的变坡处、溜矿井断面的变化出等容易堵塞的地段。检查平巷从放矿方向的侧面和溜矿井储矿段贯通。平巷内设置密闭防护安全门、高压水管、压气管等，以防止溜矿井卸矿时粉尘进入及提供必要的处理。检查天井布置在运输平巷进风一侧，与溜矿井之间留10m保安矿柱，天井内设置行人梯子间。三、 安全专篇1、 冲击风流的形成矿井主溜矿井多位于井底车场附近，进风巷道的旁侧。溜矿井卸矿时，由于矿石的快速下落，产生了强大的冲击风浪, 并带出大量粉尘, 严重污染卸矿铜室及其附近的巷道,甚至造成整个人风流的污染。所以, 研究溜矿井卸矿时冲击风流产生的规律及其控制措施, 对防止矿内空气污染, 保证矿工安全有很大实际意义。2、 控制冲击风流的措施（1）在溜矿井设计方面。在溜矿井设计时断面不宜太小, 断面越小, 产生冲击风流越大。溜矿井断面增大一倍, 在其它条件相同的情况下, 可使冲击风流降低。从限制冲击风速的角度来看, 溜矿井越高, 卸矿量越大, 溜矿井断面即大。（2）生产管理方面。一次放矿量愈大，,放矿高度愈高, 连续卸矿的频率越高, 产生的冲击风流越大。因此, 在溜矿井口采取限制卸矿量的措施、延长卸矿时间和有效的控制溜矿井贮矿高度可减少冲击风量。使用自卸矿车连续卸矿时, 应适当放慢卸矿速度, 尽量避免冲击风流互相叠加。并且, 要尽可能实行卸矿作业自动化和远距离控制, 使作业人员少接触或不接触含尘气流。（3）通风防尘方面。冲击风流随溜矿井口局部阻力系数的增大而迅速减小, 在溜矿井口采取各种密闭措施, 增大溜矿井口的通风阻力是防止冲击风流的重要措施之一。有不少矿山在溜矿井安设自动溜矿井密闭门、自动井盖、挂皮带帘或在调车场安设自动风门等措施,以减少冲击风量, 都收到了一定的效果。但是, 溜矿井口密闭都比较笨重, 并需经常检修维护, 在管理上增加了麻烦。除靠溜矿井口密闭外还需有其它措施互相配合。综上所述, 限制溜矿井卸矿时的冲击风流, 防止矿内空气污染, 必须从多方面采取综合措施。单靠某一种方法很难奏效。除在溜矿井设计和生产管理上考虑上述因素之外,在通风防尘方面, 应在加强溜矿井口密闭的前提下, 实行机械通风抽尘, 并对卸矿峒室进行风流净化。四、 附录（一）主溜矿井设计平面图（二）主溜矿井设计剖面示意图（三）主溜矿井设计开拓工程量表（四）主溜矿井设计设备及耗材表附录三：主溜矿井开拓工程量表中段工程类型规格断面面积（m2）长度（m）工程量（m3）预计投资（万元）溜矿井溜矿段直径2.0m3.1485.0266.910.32储矿仓直径4.0m12.5615.0188.47.29斜溜槽直径2.0m3.1418.056.522.19检查天井1.51.52.2515.033.751.31检查平巷1.61.82.8832.092.161.761768中段运输巷道扩 帮30.00.84卸矿峒室2.52.05.03.015.00.291718中段车 场扩帮80.01.77卸矿峒室2.52.05.03.015.00.291668中段运输巷道2.42.65.9120.0118.23.49车 场4.02.610.020.0200.04.61出矿峒室5.04.020.05.0100.01.91合计1195.9336.07附录四：主溜矿井设备和耗材一览表中段工程类型 耗材名称耗材规格耗材总量预计投资（万元）溜矿井卸矿口格筛钢轨15Kg72m1.0运输巷道 曲轨2根5.7出矿仓钢板厚10mm3.0钢混支护2.0振动放矿机2台10.0合计21.7