CN113865452A - 溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，针对放矿溜井高位卡斗，首先根据测量高度选择在已有工程中施工凿岩硐室，并在凿岩硐室中施工或选择已有可用的下向炮孔，并做好炮孔施工和深度记录；其次将带有长度刻度的钢丝绳一端系上小型重锤，将小型重锤沿下向炮孔缓慢下放至放矿溜井高位卡斗堵塞物下部的可操作空间；再次拆下小型重锤，将安装好导爆管雷管的炸药绑扎在钢丝绳一端，缓慢拉动钢丝绳另一端，将炸药放至下向炮孔中适当位置，并固定好钢丝绳；最后联线、警戒、起爆，堵塞物将沿放矿溜井下落，使放矿溜井疏通。它具有精准、可控、安全、高效等优点，适于采矿业应用。

Description

溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法

技术领域

本发明涉及矿物加工技术领域，尤其涉及一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，适于采矿业应用。

背景技术

溜井作为金属非金属矿山搬运矿石或废石的主要运输通道，目前在金属矿山井下开采过程中大量存在，其高度少则几十米、多则上百米。由于爆破施工及围岩岩体裂隙结构等原因，溜井内径并非完全统一规整，且在实践使用中经常会出现卡堵现象，导致矿石或废石无法顺利下落，进而影响矿石或废石的正常转运，影响矿山的正常生产，甚至导致矿山停产或和整条溜井报废。

对于金属非金属矿山而言，溜井卡斗类型主要分为大块卡斗、矿石或废石板结卡斗及金属等杂物卡斗，根据堵塞高度又可将溜井卡斗形式分为低位卡斗和高位卡斗。目前金属非金属矿山溜井的疏通方法通常有松动破碎、注水、高压水、高压风、爆破五种，其中：松动破碎处理，由于属于提前简单处置低位卡斗的方法，所以该方法疏通效果有限且存在一定的安全隐患；注水处理，由于是直接向溜井内灌入水浸泡，通过水降低堵塞物料内部的黏聚力及与溜井井壁之间的摩擦力、水增大堵塞物料的自重及水自身重力的作用下，使得堵塞物料直接下落，最终疏通溜井，所以该方法存在灌水量无法控制及疏通时间无法确定的不足，如灌水量大少则无法达到疏通溜井的目的，水量过多则又容易造成突水、突泥的风险，以致对溜井下部的设施设备及人员安全构成威胁，存在一定的安全隐患，且溜井疏通的时间无法估算，不利于矿山生产的正常组织；高压水冲洗，由于是在溜井卡斗的上部或下部通过高压水冲击岩层表面，通过降低堵塞物与井壁之间的摩擦力来使得堵塞物下落来疏通溜井，所以该方法同样存在冲洗时间及水量大小不易控制、疏通时间无法控制的不足，且在溜井下部联道也容易产生大量的冲刷泥浆及粉末；高压风处理，由于是在溜井卡斗的上部或下部通过风管高压气流冲击岩层表面，使岩层松动下落，主要用于堵塞物高度较小且比较松散的情况，所以该法同样存在高压风冲洗时间无法确定及溜井疏通时间无法控制的缺点，且消耗动力过大；爆破处理，包括外送炸药爆破和钻孔爆破，外送炸药爆破还包括竹竿或木杆外送、氢气球悬挂外送、矿用火箭弹或飞行器悬浮外送等，其中竹竿或木杆外送炸药主要用于低位卡斗，由于是利用竹竿或木杆悬挂炸药伸至堵塞物下部进行裸露爆破，通过爆破振动及冲击波振落卡斗下部的矿石，进而疏通溜井，所以该方法虽较为简单，但爆破法效果及安全性极差，无法确保溜井疏通时间；氢气球悬挂外送炸药，由于是通过氢气球悬挂炸药至堵塞处进行爆破，所以该方法每次携带炸药量小、爆破效率低、需要多次爆破、成本较高，对于堵塞高度较大的溜井基本起不到疏通效果；矿用火箭弹，由于是利用发射筒内爆炸物爆炸产生的强大气流使堵塞部位受到强烈的爆炸冲击或者振动而下落，从而疏通溜井堵塞，需要在溜井下部安装发射架，所以存在发射架难以安装，人员安全无法保证的不足；飞行器悬浮炸药，由于操作过程复杂、成本较高，每爆破一次，无人机也一同炸掉，所以每解决一次堵塞就要损失一架昂贵的无人机。而钻孔爆破，主要是在探明堵塞物准确高度的前提下，在周边巷道或硐室中采用地质钻机施工下向斜孔，孔深到堵塞位置下部处，然后进行装药爆破，进而疏通溜井，随着凿岩技术与装备的发展，钻孔效率及钻孔准确度都得到了极大地提升，钻孔爆破是当下疏通高位溜井卡斗的主要方法，但存在操作复杂、安全性低、成本高、劳动强度大、处理时间长等不足。

为解决上述问题，中国专利陆续公开了相关改进技术方案：CN 112729034 A公开了“一种上行式处理溜井堵塞的爆破方法”，由于该方法对于溜井高位卡斗需要人工托举钢管且在溜井下部操作，所以存在操作困难且安全风险极大的不足；CN106907963 A公开了“一种溜井悬浮爆破装置及其应用的溜井堵塞疏通方法”，由于该装置及方法存在定点悬浮炸药操作困难，施工难度大，需要严格控制高压气流与炸药的平衡关系，所以存在很难实现炸药的定点悬浮且需要提前测试高压气流与炸药重量之间平衡关系，用于升降运载平台的空压机很难在溜井联络道工作面放置，当溜井高位卡斗时，就很难用高压气流来悬浮炸药，也很难达到定点爆破的效果，同时，下部联络道中在伸缩式停机坪上用激光测距仪测量下部距离时很难操作，危险性较大，伸缩式停机坪也很难固定的不足；CN 102927864 A公开了“一种气球悬浮炸药爆破处理溜井高位堵塞的装置及方法”，由于该装置及方法存在定位滑轮机构溜井下部根本无法找到支撑点，所以存在很难定位安装，同时气球在上浮及水平移动过程中容易剐蹭堵塞体及井壁边缘，进而导致气球破裂，导致操作困难，难以爆破疏通堵塞体的不足；CN 102840802 A公开了“深孔爆破处理采区溜井堵塞方法”，由于该方法需要人工进入溜井下口用红外测距仪测量距离，所以存在如下极大的安全风险：一是炮杆绑上炸药多次爆破表面上是先爆破将活渣震落，但实际上很难达到效果，特别是当溜井高位卡斗时，炮杆伸入堵塞体下部就更难操作；二是在确定堵塞高度与堵塞位置后，围绕堵塞部位井壁进行钻孔，也是很难操作的，且未明确如何钻孔，也并未考虑施工的难易程度；CN103061743 A公开了“高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法”及CN 103884246 A公开了“一种高深溜井井筒堵塞爆破用药包及定点送包方法”，由于一般情况下，溜井发生堵塞时，堵塞体基本都是悬顶状态，基本不会出现“可通过放矿管理来确定堵塞体的位置”，同时还得从施工联络巷、施工硐室及炮孔来观测溜井井筒内矿石矿面，所以其技术方案构思不具备推广应用的价值；CN 106338225 A公开了“一种矿山溜井卡堵处理方法”，由于该方法必须先探明堵塞体具体位置及相应高度，才能进一步确定施工处理孔的方向和角度，同时处理孔有在碰到大块时很难确定施工长度，有可能将溜井井壁打穿，此外当堵塞体位置离溜井联巷较高时，这种通过施工处理孔进行爆破处理的方式操作复杂、不经济；CN 106089027 A公开了“一种利用反井钻机维修溜井的施工方法”，由于该方法利用提吊装置探测溜井内部时，可直接对溜井进行处理和支护，并不需要混凝土充填后再施工，所以存在费时、费力、不经济的不足；CN 106767211 A公开了“一种溜井堵塞爆破装置及方法”，由于该装置及方法的炸药质量较大，小型飞型器无法运输，同时照明的电线及导爆管在飞型器上升的过程可能会出现切断，导致飞型器碰撞周边岩石或切断电线与导爆管产生火花，火花引爆导爆管及导爆管雷管，进而引爆炸药的问题以及将可遥控的飞型器一同炸毁，成本较高的不足；CN109612357 A公开的了“一种覆物爆破溜井堵塞疏通方法及装置”，由于该方法及装置的当堵塞体比较厚大，所以上部覆物爆破方式根本起不到任何作用，而且这种方式对于矿山具体现场施工而言，过于复杂，或可将覆盖物及炸药一起直接悬吊往下放到堵塞体上方即可；CN 109238062 A公开了“一种动能弹装置及利用该装置疏通堵塞溜井的方法”，由于该装置及方法的动能发射装置在发射动能弹后，部分堵塞体下落就会立马砸坏这些装置，且在瞬间发生，所以下部联络道操作人员的安全也无法保证；CN 110567331 A公开了“爆破固定装置及其应用的溜井疏堵系统和方法”，由于该装置及方法对用于溜井高位卡斗时，过斜撑杆将爆破固定装置以及炸药包支撑固定在堵塞物下方，所以操作是很难实现的；CN206056402 A公开了“一种溜井通堵装置”，由于该装置是厚度较大的堵塞体，利用爆破喷出的钢珠来直接破坏结拱或利用配重件将插入杆直接压入堵塞体上部，显然都不太现实，也不可靠。

综上所述，目前金属非金属矿山中溜井卡斗现象普遍，采用的处理方法众多，但均不同程度地存在操作复杂、安全性低、成本高、劳动强度大、处理时间长、适用性差或不够成熟等不足，尤其溜井高位卡斗处理的危险性更高，目前往往需要采用多种方法联合处理。

为此寻求一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的任务是为了克服现有工艺的不足，提供一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，既可精准控制高效疏通溜井高位卡斗，又易于灵活操作和安全可靠。

本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：

溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，针对放矿溜井高位卡斗，首先根据测量高度选择在已有工程中施工凿岩硐室，并在凿岩硐室中施工或选择已有可用的下向炮孔，并做好炮孔施工和深度记录；其次将带有长度刻度的钢丝绳一端系上小型重锤，将小型重锤沿下向炮孔缓慢下放至放矿溜井高位卡斗堵塞物下部的可操作空间；再次拆下小型重锤，将安装好导爆管雷管的炸药绑扎在钢丝绳一端，缓慢拉动钢丝绳另一端，将炸药放至下向炮孔中适当位置，并固定好钢丝绳；最后联线、警戒、起爆，堵塞物将沿放矿溜井下落，使放矿溜井疏通。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

由于在疏通溜井高位卡斗前，准确测量高位卡斗堵塞物下部高度，并在溜井卡斗附近施工硐室或利用原有巷道施工下向炮孔穿过溜井井壁并贯通堵塞物下部，通过带有长度刻度的钢丝绳悬挂炸药并控制好炸药在下向炮孔中的位置，之后联线起爆，堵塞物下落，疏通溜井，所以具有：

(1)精准，溜井高位卡斗高度可精准测量、炸药的安放位置可精准控制(误差可在工程施工控制范围内)；

(2)可控，下向炮孔偏斜度可控、溜井疏通时间可控；

(3)安全，整个溜井疏通过程人员设备都无需进入溜井下部，安全性高；

(4)高效，整个溜井疏通时间时间短、成本低、适用性强。

说明书涉及低位卡斗是指卡斗距离溜井下部可操作空间的高度约5-8m，高位卡斗是指卡斗距离溜井下部可操作空间的高度大于8m。

附图说明

图1为依据本本发明提出的一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法剖面布置示意图。

图2为图1的A-A处剖视结构示意图。

图3为本发明实施例1的一种剖面布置示意图。

图4为本发明实施例1另一种剖面布置示意图。

图5为本发明实施例1再一种剖面布置示意图。

图6为本发明实施例2剖面布置示意图。

图7为沿图6中B-B处剖视结构示意图。

图中中各标识符号分别为：

1.放矿溜井 2.储存矿石或废石 3.振动放矿机 4.支撑钢架 5.钢筋混凝土支座6.木板 7.格筛 8.巷道 9.盲措施井 10.盲措开口硐室 11.下向炮孔 12.钢丝绳 13.炸药14.导爆管雷管 15.导爆管 16.小型重锤

以下结合附图对本发明作进一步详细地描述。

具体实施方式

1.如图1-2所示，本发明提出的一种溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，针对放矿溜井(1)高位卡斗，首先根据测量高度选择在已有工程中施工凿岩硐室，并在凿岩硐室中施工或选择已有可用的下向炮孔(11)，并做好炮孔施工和深度记录；其次将带有长度刻度的钢丝绳(12)一端系上小型重锤(16)，将小型重锤(16)沿下向炮孔(11)缓慢下放至放矿溜井(1)高位卡斗堵塞物下部的可操作空间；再次拆下小型重锤(16)，将安装好导爆管雷管(14)的炸药(13)绑扎在钢丝绳(16)一端，缓慢拉动钢丝绳(16)另一端，将炸药(13)放至下向炮孔(11)中适当位置，并固定好钢丝绳(12)；最后联线、警戒、起爆，堵塞物将沿放矿溜井(1)下落，使放矿溜井(1)疏通。

本发明的方法进一步包括：

所述下向炮孔(11)应贯通高位卡斗堵塞物的下部可操作空间，并在放矿溜井(1)平面上保持均匀分布。

所述放矿溜井(1)高位卡斗堵塞物下部可操作空间的高度位置应用三维激光扫描仪、小型无人机、激光测距仪等测量仪器来精准确定。

所述凿岩硐室，可根据堵塞物高度，选择在放矿溜井(1)周边已有巷道、竖井或斜井中进行施工，潜孔钻机或反井钻机安装在凿岩硐室内。

所述下向炮孔(11)应准确定好方位和角度，炮孔应贯通放矿溜井(1)高位卡斗下部的空间堵塞物，依据放矿溜井(1)高位卡斗的位置设3～5个下向炮孔(11)。

所述下向炮孔(11)，应穿透放矿溜井(1)高位卡斗最下部的矿石或废石，并做好炮孔施工记录，严格确定炮孔斜向长度。

所述小型重锤(16)直径小于下向炮孔(11)直径，下放小型重锤(16)时可通过其重锤的下放速度进一步核定下向炮孔(11)的斜向长度，当重锤完全穿过下向炮孔(11)最下部时，下放钢丝绳(12)的人能准确感知到其重锤已完全进入溜井，此时可对下向炮孔(11)斜向长度进行复核。

所述安装好导爆管雷管(14)的炸药(13)被钢丝绳(12)放到下向炮孔(11)中的适当位置，施工人员拉动钢丝绳(12)可感知拉伸阻力变大，同样可通过钢丝绳(12)刻度及标记来控制炸药(13)放置的位置。

所述导爆管雷管(14)脚线长度应根据放矿溜井(1)高位卡斗高度来确定，并保留一定的富余长度。

所述放矿溜井(1)高位卡斗若堵塞高度较大或大时，需要需重复以上操作，进行若干次爆破才能完全疏通。

实施例1

本实施例为湖北某矿业公司以金铜为主要产品的多金属矿山，多中段同时开采，矿山溜井系统是井下生产运营的关键环节，担负井下矿废石低成本下向运输的任务。矿石与废石由溜井下放至提升水平，经振动放矿机给皮带装载，箕斗提升至地表，溜井放矿系统由-570中段至-720中段、-720中段至-870中段及-870中段至-1000中段的矿石溜井和废石溜井构成，-720中段、-870中段和-1000中段矿石溜井和废石溜井底部均设有振动放矿机进行矿废石转载和放出，各中段矿石和废石分别从矿石卸载口和废石卸载口倒入相对应的溜井内，-1000m中段皮带道中设振动放矿硐室，矿石、废石经皮带运输机输送至计量箕斗。2019年，井下-570m—-720m矿石主溜井发生高位卡斗，该溜井为三期工程溜破系统的一部分，为三期工程矿石的主要运输通道，卡斗后影响矿石的运输与矿山的正常生产。经分析，在放矿中经常出现大块矿(废)石咬合形成高位卡斗或由于细粒粉矿、水、废渣、废料等物质混合粘着引起高位卡斗的现象，另外，高速移动的矿石对井壁的冲击破坏的同时，下落空间溜井断面的急剧变化也最容易造成矿石堵塞，尤其在断面由大突然变小的位置极容易造成瞬间成拱堵塞。

参照图3～5，针对放矿溜井1堵塞的现状，首先采用技术手段确定了卡斗的准确位置在-720m上部28m处，利用-670m盲措开口硐室(10)，将潜孔钻机安装在盲措开口硐室(10)中，根据技术部门计算的下向炮孔(11)的方位及角度，施工队连续施工了四个下向斜孔(11),下向斜孔(11)下向斜孔(11)的孔径52mm，孔深30m，将带有长度刻度的钢丝绳(12)一端系上小型重锤(16)，小型重锤沿下向炮孔(11)缓慢下放至放矿溜井(1)下部空间的-720m振动斗处，拆下小型重锤(16)，将安装好导爆管雷管(14)的炸药(13)绑扎在钢丝绳(12)一端，炸药(13)重量为24kg，缓慢拉动钢丝绳(12)另一端，将炸药(13)拉至下向炮孔(11)中适当位置，并固定好钢丝绳(12)，之后连线起爆，最终将溜井卡斗处理畅通，仅耗时5天。

实施例2

本实施例为湖北某矿山主溜井高位卡斗案例，井下-160m—-440m为矿石主溜井，主溜井直径3m，深度280m。2018年，放矿过程中发现井下-160m—-280m矿石主溜井高位卡斗，整个溜井几乎板结，卡斗高度大于50m，卡斗后影响矿石的运输与矿山的正常生产。经分析，模板杂物和喷浆反弹料板结中导致主溜井高位卡斗的主要原因。

参照图6～7，针对放矿主溜井1堵塞的现状，首先采用技术手段确定了卡斗的准确位置在-440m上部88m处，之后利用-280m中段巷道，在靠近溜井1约2m处施工下向炮孔(11)贯通溜井高位卡斗下部区域至-352m标高处，同样采用实施例1中的方法，将炸药拉伸至下向炮孔(11)中，之后起爆并疏通主溜井(1)，整个溜井疏通过程耗时12天。

如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.溜井高位卡斗的可控安全高效疏通方法，针对放矿溜井(1)高位卡斗，其特征在于首先根据测量高度选择在已有工程中施工凿岩硐室，并在凿岩硐室中施工或选择已有可用的下向炮孔(11)，并做好炮孔施工和深度记录；其次将带有长度刻度的钢丝绳(12)一端系上小型重锤(16)，将小型重锤(16)沿下向炮孔(11)缓慢下放至放矿溜井(1)高位卡斗堵塞物下部的可操作空间；再次拆下小型重锤(16)，将安装好导爆管雷管(14)的炸药(13)绑扎在钢丝绳(16)一端，缓慢拉动钢丝绳(16)另一端，将炸药(13)放至下向炮孔(11)中适当位置，并固定好钢丝绳(12)；最后联线、警戒、起爆，堵塞物将沿放矿溜井(1)下落，使放矿溜井(1)疏通。

2.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述下向炮孔(11)应贯通高位卡斗堵塞物的下部可操作空间，并在放矿溜井(1)平面上保持均匀分布。

3.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述放矿溜井(1)高位卡斗堵塞物下部可操作空间的高度位置应用三维激光扫描仪、小型无人机、激光测距仪等测量仪器来精准确定。

4.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述凿岩硐室，可根据堵塞物高度，选择在放矿溜井(1)周边已有巷道、竖井或斜井中进行施工，潜孔钻机或反井钻机安装在凿岩硐室内。

5.根据根据利要求1或2所述的方法，其特征是所述下向炮孔(11)应准确定好方位和角度，炮孔应贯通放矿溜井(1)高位卡斗下部的空间堵塞物，依据放矿溜井(1)高位卡斗的位置设3～5个下向炮孔(11)。

6.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述下向炮孔(11)，应穿透放矿溜井(1)高位卡斗最下部的矿石或废石，并做好炮孔施工记录，严格确定炮孔斜向长度。

7.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述小型重锤(16)直径小于下向炮孔(11)直径，下放小型重锤(16)时可通过其重锤的下放速度进一步核定下向炮孔(11)的斜向长度，当重锤完全穿过下向炮孔(11)最下部时，下放钢丝绳(12)的人能准确感知到其重锤已完全进入溜井，此时可对下向炮孔(11)斜向长度进行复核。

8.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述安装好导爆管雷管(14)的炸药(13)被钢丝绳(12)放到下向炮孔(11)中的适当位置，施工人员拉动钢丝绳(12)可感知拉伸阻力变大，同样可通过钢丝绳(12)刻度及标记来控制炸药(13)放置的位置。

9.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述导爆管雷管(14)脚线长度应根据放矿溜井(1)高位卡斗高度来确定，并保留一定的富余长度。

10.根据根据利要求1所述的方法，其特征是所述放矿溜井(1)高位卡斗若堵塞高度较大或大时，需要需重复以上操作，进行若干次爆破才能完全疏通。

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