CN113417692B - 一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施及施工方法 - Google Patents
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Classifications
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- E21—EARTH DRILLING; MINING
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- E21F13/00—Transport specially adapted to underground conditions
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- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
Abstract
本发明提供一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施及施工方法，属于采矿技术领域。该设施包括分支溜井、缓冲钢板帘和束矿漏斗，主溜井一侧设置分支溜井，分支溜井和主溜井交接处设置缓冲钢板帘，分支溜井和主溜井交接处下部正对主溜井开口设置束矿漏斗，分支溜井包括格栅、倾斜井壁、垂直井壁、倾斜段顶板、倾斜段底板和缓冲台阶。本发明中缓冲设施结构简单，通过与井壁浇筑为一体，保证了设施强度，可长时间使用，有效减缓主溜井井壁的破坏，避免反复修筑，提高矿山生产效率，降低整体成本。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，特别是指一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施及施工方法。
背景技术
矿山生产流程主要包括开采、出矿、运输及提升等环节，当矿山开采与出矿能力一定时，运输与提升的能力决定了矿山整体的生产能力，直接关系到矿山经济效益。矿山主溜井作为矿石运输的关键工程结构之一，一旦发生破坏，将影响整个生产系统的稳定运行。矿山主溜井发生破坏的主要原因是落矿时高速矿石对井壁的频繁撞击。实际生产时，通常每个中段水平布置一个分支溜井，中段矿石通过分支溜井进入主溜井中，由于分支溜井角度通常较大，因此矿石从分支溜井进入主溜井时速度快，冲击力大，极易造成井壁破坏，若多条分支溜井同时卸矿，极易造成主溜井井壁发生大规模破坏，造成矿石堵塞，因此亟需一种可以缓冲矿石撞击矿山主溜井井壁的设施及方法。
现有的矿山向主溜井卸矿时，主要通过主溜井开口及下方中段水平的分支溜井。分支溜井通常只包含一条贯通主溜井的斜溜道，矿石不经任何阻挡，沿斜溜道直接冲入主溜井中，速度快，对井壁产生大强度冲击，为解决该问题，主要通过设置缓冲装置、布置锰钢板、在主溜井内修筑落矿承台等手段。但锰钢板由于成本高、加工性能差，施工周期长，只用于局部的斜溜段或主溜井井壁中。
现有的溜井结构，有在分支溜井与主溜井连通口前布置一条细长钢筋链条，与连通口相对的主溜井井壁布置缓冲硐室及缓冲钢筋链条，该结构简单，技术要求低，施工简单，但其缓冲能力有限，无法有效降低矿石的冲击力。现有的主溜井分支斜溜道放矿缓冲保护装置，提出了一种在斜溜道与主溜井连通口处不是一条柔性悬挂的防撞板，该装置具有结构简单、易于实现的优点，但该装置缓冲能力有限，无法有效降低矿石的冲击力。现有的矿山主溜井，提出了一种带有落矿承台的主溜井，可缓冲矿石下落速度，但该方案无法缓冲斜溜段矿石对主溜井井壁的冲击。
发明内容
本发明为解决分支溜井矿石冲击强度大、速度快、难以有效控制、主溜井井壁易破坏，修筑困难等问题，提供一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施及施工方法。
该设施包括分支溜井、缓冲钢板帘和束矿漏斗，主溜井一侧设置分支溜井，分支溜井和主溜井交接处设置缓冲钢板帘，分支溜井和主溜井交接处下部正对主溜井开口设置束矿漏斗，分支溜井包括格栅、倾斜井壁、垂直井壁、倾斜段顶板、倾斜段底板和缓冲台阶，格栅位于分支溜井上端，格栅下远离主溜井一侧设置垂直井壁，靠近主溜井一侧采用倾斜井壁，垂直井壁下部接倾斜段底板，倾斜井壁下部接倾斜段顶板，倾斜段顶板和倾斜段底板组成的倾斜段部分与主溜井联通，联通处为倾斜段贯通口，倾斜段底板上修筑缓冲台阶，倾斜段贯通口处覆盖缓冲钢板帘。
其中，分支溜井按开采方法，在每个中段水平布置一个分支溜井，最上一中段的分支溜井开口与主溜井段开口位于同一水平，该水平通过分支溜井进行放矿，主溜井段开口用于监测及人员出入。
分支溜井入口格栅采用工字钢焊接，格栅尺寸不大于1.0m，保证放入溜井的矿石块度不大于1.0m；分支溜井垂直井壁高10～20m，分支溜井下部开口直径5～7m，倾斜井壁角度为70°～80°，倾斜井壁下端与垂直井壁距离为分支溜井入口直径的1/2；倾斜段部分倾角为60～75°。
缓冲台阶为钢筋混凝土修筑的等腰三角形台阶，等腰三角形底角为20～25°，根据倾斜段部分底板长度连续布置3～4座缓冲台阶。
缓冲钢板帘与倾斜段部分和主溜井联通处的距离不小于3m，缓冲钢板帘倾斜向下角度为75°～80°；缓冲钢板帘由缓冲钢板组成，缓冲钢板上部通过固定锚杆固定在主溜井井壁，缓冲钢板下部靠近倾斜段贯通口，单个缓冲钢板宽度30cm～50cm，每个缓冲钢板之间的距离不大于10cm。
束矿漏斗由9～12块扇形钢板构成，钢板斜向下角度为60°～75°，漏斗口直径3～5m；扇形钢板与主溜井井壁一起浇筑安装，通过固定锚杆固定；束矿漏斗上边缘位于分支溜井下方5～7m。
该设置的施工方法，包括步骤如下：
S1：首先施工分支溜井，根据采矿方法要求，在每个中段水平布置一个分支溜井段，分支溜井开口与主溜井开口位于同一水平，相距15～20m；分支溜井开口为圆形，直径为5～7m；
S2：在分支溜井开口处布置格栅；
S3：施工分支溜井的垂直段，垂直段靠近主溜井段一侧的井壁布置为倾斜井壁，斜向下角度70°～80°，另一侧为垂直井壁，垂直井壁高度10～15m，倾斜井壁下端与另一侧垂直井壁距离为开口直径的1/2；
S4：分别以垂直段的垂直井壁和倾斜井壁的下端为起点，向主溜井段方向施工倾斜段，倾斜段底板角度为60～75°，倾斜段贯通口直径不大于主溜井段直径；
S5：在倾斜段底板制作等腰三角形缓冲台阶，等腰三角形缓冲台阶顶点与上部倾斜段顶板距离不小于3m，沿倾斜段底板长度布置3～4座缓冲台阶；
S6：在倾斜段贯通口上边缘20～30cm处布置缓冲钢板帘，根据井壁尺寸将钢板加工为对应的形状，与主溜井井壁浇筑为一个整体，主溜井壁砌筑前，将缓冲钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定；
S7：在分支溜井与主溜井连通口下边缘下方5～7m处布置束矿漏斗，束矿漏斗的每个扇形钢板紧密接触，根据主溜井直径，每个扇形钢板加工成相应弧度，安装时，扇形钢板与主溜井井壁砌筑为一体，主溜井壁砌筑前，将钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定。
上述，S3中倾斜井壁表面采用锰钢板覆盖，锰钢板厚度不小于10mm，锰钢板通过锚杆固定在倾斜井壁，锚杆为树脂锚杆，全长锚固，锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN。
S6中锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于1.0m。
S7中锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于0.5m。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过加大分支溜井垂直段高度，调整井壁角度，使落矿点更加集中，易于控制，结合缓冲台阶、缓冲钢板帘与束矿漏斗，可确保分支溜井进入主溜井的矿石不会撞击主溜井井壁，避免井壁的冲击破坏。本发明中缓冲设施结构简单，通过与井壁浇筑为一体，保证了设施强度，可长时间使用，有效减缓主溜井井壁的破坏，避免反复修筑，提高矿山生产效率，降低整体成本。
附图说明
图1为本发明的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施结构示意图；
图2为图1中C-C剖面图；
图3为本发明中缓冲钢板帘结构示意图；
图4为图3中A-A剖面示意图；
图5为本发明中束矿漏斗结构示意图；
图6为图5中B-B剖面示意图。
其中：1-主溜井开口；2-倾斜井壁；3-格栅；4-垂直井壁；5-倾斜段顶板；6-倾斜段底板；7-缓冲台阶；8-缓冲钢板帘；9-束矿漏斗；10-主溜井井壁；11-缓冲钢板；12-倾斜段贯通口；13-固定锚杆；14-扇形钢板。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施及施工方法。
如图1所示，该设施包括分支溜井、缓冲钢板帘8和束矿漏斗9，主溜井一侧设置分支溜井，分支溜井和主溜井交接处设置缓冲钢板帘8，分支溜井和主溜井交接处下部正对主溜井开口1设置束矿漏斗9，分支溜井包括格栅3、倾斜井壁2、垂直井壁4、倾斜段顶板5、倾斜段底板6和缓冲台阶7，格栅3位于分支溜井上端，格栅3下远离主溜井一侧设置垂直井壁4，靠近主溜井一侧采用倾斜井壁2，垂直井壁4下部接倾斜段底板6，倾斜井壁2下部接倾斜段顶板5，倾斜段顶板5和倾斜段底板6组成的倾斜段部分与主溜井联通，联通处为倾斜段贯通口12，倾斜段底板6上修筑缓冲台阶7，倾斜段贯通口12处覆盖缓冲钢板帘8。
如图2所示，分支溜井入口格栅3采用工字钢焊接，格栅3尺寸不大于1.0m，保证放入溜井的矿石块度不大于1.0m；分支溜井垂直井壁4高10～20m，分支溜井下部开口直径5～7m，倾斜井壁2角度为70°～80°，倾斜井壁2下端与垂直井壁4距离为分支溜井入口直径的1/2；倾斜段部分倾角为60～75°。
如图3所示，缓冲钢板帘8与倾斜段部分和主溜井联通处的距离不小于3m，缓冲钢板帘8倾斜向下角度为75°～80°；缓冲钢板帘8由缓冲钢板11组成，如图4所示，缓冲钢板11上部通过固定锚杆固定在主溜井井壁10，缓冲钢板11下部靠近倾斜段贯通口12，单个缓冲钢板宽度30cm～50cm，每个缓冲钢板之间的距离不大于10cm。
如图5和图6所示，束矿漏斗9由9～12块扇形钢板14构成，钢板斜向下角度为60°～75°，漏斗口直径3～5m；扇形钢板14与主溜井井壁10一起浇筑安装，通过固定锚杆13固定；束矿漏斗9上边缘位于分支溜井下方5～7m。
在实际施工中，分支溜井按开采方法，在每个中段水平布置一个分支溜井，最上一中段的分支溜井开口与主溜井段开口位于同一水平，该水平通过分支溜井进行放矿，主溜井段开口用于监测及人员出入。
缓冲台阶7为钢筋混凝土修筑的等腰三角形台阶，等腰三角形底角为20～25°，根据倾斜段部分底板长度连续布置3～4座缓冲台阶7。
该设施具体的施工方法，包括步骤如下：
S1：首先施工分支溜井，根据采矿方法要求，在每个中段水平布置一个分支溜井段，分支溜井开口与主溜井开口1位于同一水平，相距15～20m；分支溜井开口为圆形，直径为5～7m；
S2：在分支溜井开口处布置格栅3，格栅网孔尺寸不大于1.0m，采用矿山钢轨制作；
S3：施工分支溜井的垂直段，垂直段靠近主溜井段一侧的井壁布置为倾斜井壁2，斜向下角度70°～80°，另一侧为垂直井壁4，垂直井壁高度10～15m，采用钢筋混凝土修筑井壁，混凝土等级不小于C40，井壁厚度30～50cm，混凝土由如下材料组成(按质量比)：425级以上普通硅酸盐水泥250～350份，稻壳灰50～100份，安山岩制砂200～300份，安山岩石子250～350份，水60～120份，玄武岩纤维4～10份；倾斜井壁2下端与另一侧垂直井壁4距离为开口直径的1/2；倾斜井壁表面采用锰钢板覆盖，锰钢板厚度不小于10mm，锰钢板通过锚杆固定在倾斜井壁，锚杆为树脂锚杆，全长锚固，锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN。
S4：分别以垂直段的垂直井壁4和倾斜井壁2的下端为起点，向主溜井段方向施工倾斜段，倾斜段底板6角度为60～75°，倾斜段贯通口12直径不大于主溜井段直径；倾斜段井壁采用与垂直段井壁相同的混凝土材料制作；
S5：在倾斜段底板6采用与分支溜井井壁相同的混凝土材料制作等腰三角形缓冲台阶7，等腰三角形缓冲台阶7顶点与上部倾斜段顶板5距离不小于3m，沿倾斜段底板6长度布置3～4座缓冲台阶7；
S6：在倾斜段贯通口12上边缘20～30cm处布置缓冲钢板帘8，采用普通钢板制作，钢板厚度10～12mm。钢板帘覆盖整个连通口且钢板帘与连通口的距离不小于3m，钢板帘倾斜向下角度75°～80°。缓冲钢板帘中的单个钢板宽度30cm～50cm，每个钢板之间的距离不大于10cm。根据井壁尺寸将钢板加工为对应的形状，与主溜井井壁浇筑为一个整体，主溜井壁砌筑前，将缓冲钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定，锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于1.0m；
S7：在分支溜井与主溜井连通口下边缘下方5～7m处布置束矿漏斗9，束矿漏斗采用普通钢板制作，钢板厚度10～12mm，沿主溜井断面环向布置扇形钢板，数量9～12个，束矿漏斗的每个扇形钢板14紧密接触，根据主溜井直径，每个扇形钢板加工成相应弧度，安装时，扇形钢板与主溜井井壁砌筑为一体，主溜井壁砌筑前，将钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定，锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于0.5m。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：包括分支溜井、缓冲钢板帘(8)和束矿漏斗(9)，主溜井一侧设置分支溜井，分支溜井和主溜井交接处设置缓冲钢板帘(8)，分支溜井和主溜井交接处下部正对主溜井开口(1)设置束矿漏斗(9)，分支溜井包括格栅(3)、倾斜井壁(2)、垂直井壁(4)、倾斜段顶板(5)、倾斜段底板(6)和缓冲台阶(7)，格栅(3)位于分支溜井上端，格栅(3)下远离主溜井一侧设置垂直井壁(4)，靠近主溜井一侧采用倾斜井壁(2)，垂直井壁(4)下部接倾斜段底板(6)，倾斜井壁(2)下部接倾斜段顶板(5)，倾斜段顶板(5)和倾斜段底板(6)组成的倾斜段部分与主溜井联通，联通处为倾斜段贯通口(12)，倾斜段底板(6)上修筑缓冲台阶(7)，倾斜段贯通口(12)处覆盖缓冲钢板帘(8)；
所述分支溜井垂直井壁(4)高10～20m，分支溜井下部开口直径5～7m，倾斜井壁(2)角度为70°～80°，倾斜井壁(2)下端与垂直井壁(4)距离为分支溜井入口直径的1/2；倾斜段部分倾角为60～75°。
2.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：所述分支溜井按开采方法，在每个中段水平布置一个分支溜井，最上一中段的分支溜井开口与主溜井段开口位于同一水平，该水平通过分支溜井进行放矿，主溜井段开口用于监测及人员出入。
3.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：所述分支溜井入口格栅(3)采用工字钢焊接，格栅(3)尺寸不大于1.0m，保证放入溜井的矿石块度不大于1.0m。
4.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：所述缓冲台阶(7)为钢筋混凝土修筑的等腰三角形台阶，等腰三角形底角为20～25°，根据倾斜段部分底板长度连续布置3～4座缓冲台阶(7)。
5.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：所述缓冲钢板帘(8)与倾斜段部分和主溜井联通处的距离不小于3m，缓冲钢板帘(8)倾斜向下角度为75°～80°；缓冲钢板帘(8)由缓冲钢板(11)组成，缓冲钢板(11)上部通过固定锚杆固定在主溜井井壁(10)，缓冲钢板(11) 下部靠近倾斜段贯通口(12)，单个缓冲钢板宽度30cm～50cm，每个缓冲钢板之间的距离不大于10cm。
6.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施，其特征在于：所述束矿漏斗(9)由9～12块扇形钢板(14)构成，钢板斜向下角度为60°～75°，漏斗口直径3～5m；扇形钢板(14)与主溜井井壁(10)一起浇筑安装，通过固定锚杆(13)固定；束矿漏斗(9)上边缘位于分支溜井下方5～7m。
7.根据权利要求1所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施的施工方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1：首先施工分支溜井，根据采矿方法要求，在每个中段水平布置一个分支溜井段，分支溜井开口与主溜井开口(1)位于同一水平，相距15～20m；分支溜井开口为圆形，直径为5～7m；
S2：在分支溜井开口处布置格栅(3)；
S3：施工分支溜井的垂直段，垂直段靠近主溜井段一侧的井壁布置为倾斜井壁(2)，斜向下角度70°～80°，另一侧为垂直井壁(4)，垂直井壁高度10～15m，倾斜井壁(2)下端与另一侧垂直井壁(4)距离为开口直径的1/2；
S4：分别以垂直段的垂直井壁(4)和倾斜井壁(2)的下端为起点，向主溜井段方向施工倾斜段，倾斜段底板(6)角度为60～75°，倾斜段贯通口(12)直径不大于主溜井段直径；
S5：在倾斜段底板(6)制作等腰三角形缓冲台阶(7)，等腰三角形缓冲台阶(7)顶点与上部倾斜段顶板(5)距离不小于3m，沿倾斜段底板(6)长度布置3～4座缓冲台阶(7)；
S6：在倾斜段贯通口(12)上边缘20～30cm处布置缓冲钢板帘(8)，根据井壁尺寸将钢板加工为对应的形状，与主溜井井壁浇筑为一个整体，主溜井壁砌筑前，将缓冲钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定；
S7：在分支溜井与主溜井连通口下边缘下方5～7m处布置束矿漏斗(9)，束矿漏斗的每个扇形钢板(14)紧密接触，根据主溜井直径，每个扇形钢板加工成相应弧度，安装时，扇形钢板与主溜井井壁砌筑为一体，主溜井壁砌筑前，将钢板一端与岩壁通过全长锚固树脂锚杆连接固定。
8.根据权利要求7所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施的施工方法，其特征在于：所述S3中倾斜井壁(2)表面采用锰钢板覆盖，锰钢板厚度不小于10mm，锰钢板通过锚杆固定在倾斜井壁(2)，锚杆为树脂锚杆，全长锚固，锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN。
9.根据权利要求7所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施的施工方法，其特征在于：所述S6中锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于1.0m。
10.根据权利要求7所述的缓冲矿石撞击主溜井井壁的设施的施工方法，其特征在于：所述S7中锚杆直径10～12mm，锚固力不小于100KN，与岩壁固定长度不小于0.5m。
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