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摘 要：对于黑沟露天矿来说， 溜井是矿石运输的咽喉， 溜井是否畅通运行对矿山安全、生产影响极大。溜井放矿过程中，易受矿石块度、矿石湿度、溜井空高等因素引起稳定平衡拱形成，或井壁片帮，导致溜井堵塞。本文结合黑沟溜井的堵塞情况，分析了黑沟矿溜井堵塞原因， 并提出预防措施。
关键词：高深溜井；堵塞；防范措施；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
前言
黑沟矿地处甘肃省肃南裕固族自治县祁丰乡镜内，是酒泉钢铁公司最主要的铁矿石原料基地之一。矿体东西长1410m，呈东高西低之势，矿体厚55～177m，平均厚度83m。黑沟矿区山形险峻，自然坡度一般为37°～40°，海拔最高标高4025m，地表工业场地标高2640m，相对比高约1400m，采用露天开采，年产矿石量450万吨。
黑沟矿的三条溜井均为单段垂直式溜井， 溜井深度较大。主溜井、1#、2#溜井井深分别达561、270和420m。溜井自投入使用以来，发生堵塞棚井18次，最严重的一次是2007年，处理堵塞及溜井维护周期长达6个月，不仅对矿山的正常生产造成了极大的影响，还对处理人员的安全构成了威胁。因此，对黑沟矿溜井堵塞机理进行分析研究，采取有效的预防控制措施，对指导高深溜井的运行管理， 确保其安全、正常运行有着十分重要的意义。
一、黑沟溜井结构及堵塞类型
（一）黑沟溜井结构
黑沟溜井穿过的地层，地质结构较差，岩石机理裂隙发育，属于Ⅲ级围岩，局部为Ⅱ级或Ⅴ级，工程地质情况较差。三条溜井根据放矿形式的不同分为两类，其中1#、2#采取溜井采用振动放矿机放矿，主溜井采用重型板式給矿机出矿。
（二）溜井堵塞及类型
近年来黑沟溜井堵塞频率较高，现有的3条溜井自2002年投入使用至今，共发生堵塞 18次， 平均每年出现1～2次， 平均每溜放200万t矿石就出现一次堵塞， 溜井堵塞统计情况见表 1。
按照溜井堵塞位置，可分为底部溜口堵塞、上部井口片帮和井筒堵塞。黑沟矿底部溜口、上部井口、井筒分别发生堵塞次数为 2次、10次、8次，占堵塞总次数的比例为10%、50%、40%。按造成堵塞的原因， 可分为粉矿粘结拱堵塞，大块卡堵和井壁片帮3 类，分别发生的次数为1次、5 次、14次， 所占比例分别为5%、25%、70%。
二、溜井堵塞原因分析
溜井堵塞是多种因素综合作用的结果，具有复杂性，就黑沟矿而言可以归纳为以下几点。
（一）溜井结构
溜井结构及其断面大小取决于其通过的区域内的地层岩石力学性质及含水量，一当溜井建成，其运行是否正常，主要影响因素有3项：①溜井断面大小。溜井建成初期，断面大小一致，溜井放矿顺畅，随着井壁磨损破坏，局部断面发生变化，出现变径，凸台等，为溜井堵塞埋下了隐患。② 矿石在井内移动线路。当溜井断面无变化时，矿石在溜井内的移动处于连续状态；当溜井断面出现变径、凸台等，矿石在溜井内的正常移动路线和速度就被改变，局部出现断流和不均匀流动，严重则会导致堵塞。③底部溜口坡度。溜井底部溜口坡度大小，决定了放矿的速度，坡度较小，则会导致放矿不畅，造成粉矿在溜口处堆积，容易导致溜口堵塞。
黑沟矿3条溜井属大断面溜井，断面均为5.5m，这是有利于溜井放矿的，但随着溜井通过矿石量的不断增大，溜井井壁受到矿石的严重冲刷，导致井口片帮，溜井变径。1#、2#溜井井口由设计的5.5m片帮到15m、40m，井筒内部局部地方直径刷大到20m，溜井严重变径，个别地方形成凸台，造成矿石流在井内移动时局部改变流动方向和流动速度，使堵塞概率显著增加[1]，井筒内部堵塞多为溜井变径引起。底部溜口坡度的不合理导致额墙内部粉矿堆积，形成死矿区，矿石通过断面缩小，大块很难通过，容易造成底部溜口堵塞。表 1 给出了溜井堵塞情况， 黑沟溜井的堵塞70%是由上述原因造成，可见溜井结构的合理及稳定是导致溜井堵塞的主要原因。
（二）入井矿石性质
入井矿石的物理力学性质对溜井的正常运行至关重要，其含水率和粉矿率两项指标对溜井放矿影响最大。据统计，黑沟矿溜井内矿石含水率< 3% ， 结拱堵塞概率较小；含水率达到 3% ～ 7%， 堵塞概率明显增大。粉矿率的高低决定了矿石黏着力的大小，粉矿在含水率达到3% ～ 7%时极易被压实，矿石的黏着将增大，矿石流动性变差，此时容易形成粘结拱，导致溜井堵塞。
黑沟矿属高海拔矿山，紫外线较强，受自然分化影响，北翼矿体靠近边坡处，矿石成块性较差，爆破后粉矿较多，该矿体粉矿率为 40% （ 个别地段高达70% ） ，天然含水率约为 3%（局部达5%）。数据说明该矿体矿石粉矿率高，具有黏结性[2]， 在湿度适宜时容易导致溜井形成粉矿粘结拱而堵塞。表 1数据也说明粉矿原因造成的堵塞占 5% ， 这也矿石不良的物理力学性质是导致溜井堵塞的重要原因之一。
黑沟矿虽地处西北干旱地区，但每年6月至8月为矿山雨季， 矿石含水率增加，加之露天采场堵排水难度大， 雨水流入溜井， 井内矿石含水率增大， 直接导致矿石物理力学性质恶化， 使溜井堵塞概率提高[3]。如2015年7月，因天气连续降雨导致井内矿石水分增大，下矿漏斗频繁堵塞，造成采场生产无法正常进行。
（三）大块
无论是矿石大块，还是片帮岩石大块，对溜井的正常放矿都有极大影响。矿石大块入井对井壁造成冲刷和破坏，导致溜井变径，为溜井堵塞提供了先决条件，同时矿石大块和粉矿在水分的综合作用下，极易形成粘结拱。片帮岩石大块则有可能直接导致井筒被卡死，导致溜井瘫痪，生产停止。由此可见大块对溜井的危害不容忽视。从黑沟矿溜井堵塞统计情况可以看出， 大块是溜井堵塞的重要起因。
（四）溜井空高和贮矿时间 溜井空高指溜井上部未装矿石部分，其高度大小，决定了矿石下落时的速度，当空高较大， 矿石在重力的作用下，会获得很大的速度，其落至矿面时形成极大的冲击力，冲击夯实的渣面在黏性粉矿适宜的含水率时， 就会形成较难破坏的平衡拱。合适的空高同样对井壁有一定的保护作用，避免了矿石对井壁的直接冲刷和撞击。矿石在溜井内的静止时间（ 即贮存时间）太长， 井筒下部矿石受重力作用， 不断被冲击夯实， 压实度增大， 容易结块堵塞。黑沟矿主溜井在 2013年5月，因粉矿粘结拱导致溜井堵塞长达25天，给全矿输出造成巨大影响。
三、防范措施
（一）控制矿石大块，避免大块咬合稳定平衡拱的形成。采场根据地质条件，爆破时调整参数，减少爆破產生的大块；铲装作业时及时将大块挑出，并进行二次破碎，严禁750mm以上的大块倒入溜井。
（二）为避免粉矿粘结拱的形成，一要严格做好采场配矿工作，在保证品位满足要求的基础上，根据矿石块度合理配矿，避免粉矿大比例入井；二要做好采场定置管理，禁止将废钢铁等杂物倒入溜井；三要防止地表水流入溜井，边墙回收时水分明显偏高的矿石需与其它区域生产的水分较低的矿石配矿入井，配矿比例按照入井矿石水分<3%进行控制，禁止单独进入溜井。
（三）控制溜井排空高度和矿石贮存时间，高深溜井的排空高度不得超过30 m，波动段长度控制在30m，采场2#溜井排空高度不得超过15m，可以在井口安装料位仪，便于随时掌握溜井空高。严格控制黑沟破运系统停机时间，单次停机时间不得超过2h，日停机时间不得超过4 h，松动拉矿时，间隔时间不得超过6 h，以保持溜井内矿石的松散性，减少溜井内矿石贮存时间，防止溜井堵塞。
（四）采取控制爆破减少爆破震动，尽可能降低爆破震动对溜井井壁稳定性的影响，距溜井40 m范围内进行爆破作业时，溜井必须保持满井状态，避免溜井产生大面积片帮。
四、结语
溜井是露天矿山的重要咽喉， 应重视溜井故障预防及安全运行措施的研究，而加强采场管理，杜绝大块入井，控制粉矿比例及水分，掌控溜井排空高度，规范放矿管理，缩短矿石贮存时间等措施的运用，对预防溜井堵塞有着重要作用。
参考文献：
[1]何标庆. 紫金山金矿溜井堵塞原因分析及其预防 [J].黄金.2005，（6）：25-28
[2]焦玉书.金属矿山露天开采 [M].冶金工业出版社，1989
[3]王昌汉. 放矿学 [M]. 冶金工业出版社，1982
关键词：高深溜井；堵塞；防范措施；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
前言
黑沟矿地处甘肃省肃南裕固族自治县祁丰乡镜内，是酒泉钢铁公司最主要的铁矿石原料基地之一。矿体东西长1410m，呈东高西低之势，矿体厚55～177m，平均厚度83m。黑沟矿区山形险峻，自然坡度一般为37°～40°，海拔最高标高4025m，地表工业场地标高2640m，相对比高约1400m，采用露天开采，年产矿石量450万吨。
黑沟矿的三条溜井均为单段垂直式溜井， 溜井深度较大。主溜井、1#、2#溜井井深分别达561、270和420m。溜井自投入使用以来，发生堵塞棚井18次，最严重的一次是2007年，处理堵塞及溜井维护周期长达6个月，不仅对矿山的正常生产造成了极大的影响，还对处理人员的安全构成了威胁。因此，对黑沟矿溜井堵塞机理进行分析研究，采取有效的预防控制措施，对指导高深溜井的运行管理， 确保其安全、正常运行有着十分重要的意义。
一、黑沟溜井结构及堵塞类型
（一）黑沟溜井结构
黑沟溜井穿过的地层，地质结构较差，岩石机理裂隙发育，属于Ⅲ级围岩，局部为Ⅱ级或Ⅴ级，工程地质情况较差。三条溜井根据放矿形式的不同分为两类，其中1#、2#采取溜井采用振动放矿机放矿，主溜井采用重型板式給矿机出矿。
（二）溜井堵塞及类型
近年来黑沟溜井堵塞频率较高，现有的3条溜井自2002年投入使用至今，共发生堵塞 18次， 平均每年出现1～2次， 平均每溜放200万t矿石就出现一次堵塞， 溜井堵塞统计情况见表 1。
按照溜井堵塞位置，可分为底部溜口堵塞、上部井口片帮和井筒堵塞。黑沟矿底部溜口、上部井口、井筒分别发生堵塞次数为 2次、10次、8次，占堵塞总次数的比例为10%、50%、40%。按造成堵塞的原因， 可分为粉矿粘结拱堵塞，大块卡堵和井壁片帮3 类，分别发生的次数为1次、5 次、14次， 所占比例分别为5%、25%、70%。
二、溜井堵塞原因分析
溜井堵塞是多种因素综合作用的结果，具有复杂性，就黑沟矿而言可以归纳为以下几点。
（一）溜井结构
溜井结构及其断面大小取决于其通过的区域内的地层岩石力学性质及含水量，一当溜井建成，其运行是否正常，主要影响因素有3项：①溜井断面大小。溜井建成初期，断面大小一致，溜井放矿顺畅，随着井壁磨损破坏，局部断面发生变化，出现变径，凸台等，为溜井堵塞埋下了隐患。② 矿石在井内移动线路。当溜井断面无变化时，矿石在溜井内的移动处于连续状态；当溜井断面出现变径、凸台等，矿石在溜井内的正常移动路线和速度就被改变，局部出现断流和不均匀流动，严重则会导致堵塞。③底部溜口坡度。溜井底部溜口坡度大小，决定了放矿的速度，坡度较小，则会导致放矿不畅，造成粉矿在溜口处堆积，容易导致溜口堵塞。
黑沟矿3条溜井属大断面溜井，断面均为5.5m，这是有利于溜井放矿的，但随着溜井通过矿石量的不断增大，溜井井壁受到矿石的严重冲刷，导致井口片帮，溜井变径。1#、2#溜井井口由设计的5.5m片帮到15m、40m，井筒内部局部地方直径刷大到20m，溜井严重变径，个别地方形成凸台，造成矿石流在井内移动时局部改变流动方向和流动速度，使堵塞概率显著增加[1]，井筒内部堵塞多为溜井变径引起。底部溜口坡度的不合理导致额墙内部粉矿堆积，形成死矿区，矿石通过断面缩小，大块很难通过，容易造成底部溜口堵塞。表 1 给出了溜井堵塞情况， 黑沟溜井的堵塞70%是由上述原因造成，可见溜井结构的合理及稳定是导致溜井堵塞的主要原因。
（二）入井矿石性质
入井矿石的物理力学性质对溜井的正常运行至关重要，其含水率和粉矿率两项指标对溜井放矿影响最大。据统计，黑沟矿溜井内矿石含水率< 3% ， 结拱堵塞概率较小；含水率达到 3% ～ 7%， 堵塞概率明显增大。粉矿率的高低决定了矿石黏着力的大小，粉矿在含水率达到3% ～ 7%时极易被压实，矿石的黏着将增大，矿石流动性变差，此时容易形成粘结拱，导致溜井堵塞。
黑沟矿属高海拔矿山，紫外线较强，受自然分化影响，北翼矿体靠近边坡处，矿石成块性较差，爆破后粉矿较多，该矿体粉矿率为 40% （ 个别地段高达70% ） ，天然含水率约为 3%（局部达5%）。数据说明该矿体矿石粉矿率高，具有黏结性[2]， 在湿度适宜时容易导致溜井形成粉矿粘结拱而堵塞。表 1数据也说明粉矿原因造成的堵塞占 5% ， 这也矿石不良的物理力学性质是导致溜井堵塞的重要原因之一。
黑沟矿虽地处西北干旱地区，但每年6月至8月为矿山雨季， 矿石含水率增加，加之露天采场堵排水难度大， 雨水流入溜井， 井内矿石含水率增大， 直接导致矿石物理力学性质恶化， 使溜井堵塞概率提高[3]。如2015年7月，因天气连续降雨导致井内矿石水分增大，下矿漏斗频繁堵塞，造成采场生产无法正常进行。
（三）大块
无论是矿石大块，还是片帮岩石大块，对溜井的正常放矿都有极大影响。矿石大块入井对井壁造成冲刷和破坏，导致溜井变径，为溜井堵塞提供了先决条件，同时矿石大块和粉矿在水分的综合作用下，极易形成粘结拱。片帮岩石大块则有可能直接导致井筒被卡死，导致溜井瘫痪，生产停止。由此可见大块对溜井的危害不容忽视。从黑沟矿溜井堵塞统计情况可以看出， 大块是溜井堵塞的重要起因。
（四）溜井空高和贮矿时间 溜井空高指溜井上部未装矿石部分，其高度大小，决定了矿石下落时的速度，当空高较大， 矿石在重力的作用下，会获得很大的速度，其落至矿面时形成极大的冲击力，冲击夯实的渣面在黏性粉矿适宜的含水率时， 就会形成较难破坏的平衡拱。合适的空高同样对井壁有一定的保护作用，避免了矿石对井壁的直接冲刷和撞击。矿石在溜井内的静止时间（ 即贮存时间）太长， 井筒下部矿石受重力作用， 不断被冲击夯实， 压实度增大， 容易结块堵塞。黑沟矿主溜井在 2013年5月，因粉矿粘结拱导致溜井堵塞长达25天，给全矿输出造成巨大影响。
三、防范措施
（一）控制矿石大块，避免大块咬合稳定平衡拱的形成。采场根据地质条件，爆破时调整参数，减少爆破產生的大块；铲装作业时及时将大块挑出，并进行二次破碎，严禁750mm以上的大块倒入溜井。
（二）为避免粉矿粘结拱的形成，一要严格做好采场配矿工作，在保证品位满足要求的基础上，根据矿石块度合理配矿，避免粉矿大比例入井；二要做好采场定置管理，禁止将废钢铁等杂物倒入溜井；三要防止地表水流入溜井，边墙回收时水分明显偏高的矿石需与其它区域生产的水分较低的矿石配矿入井，配矿比例按照入井矿石水分<3%进行控制，禁止单独进入溜井。
（三）控制溜井排空高度和矿石贮存时间，高深溜井的排空高度不得超过30 m，波动段长度控制在30m，采场2#溜井排空高度不得超过15m，可以在井口安装料位仪，便于随时掌握溜井空高。严格控制黑沟破运系统停机时间，单次停机时间不得超过2h，日停机时间不得超过4 h，松动拉矿时，间隔时间不得超过6 h，以保持溜井内矿石的松散性，减少溜井内矿石贮存时间，防止溜井堵塞。
（四）采取控制爆破减少爆破震动，尽可能降低爆破震动对溜井井壁稳定性的影响，距溜井40 m范围内进行爆破作业时，溜井必须保持满井状态，避免溜井产生大面积片帮。
四、结语
溜井是露天矿山的重要咽喉， 应重视溜井故障预防及安全运行措施的研究，而加强采场管理，杜绝大块入井，控制粉矿比例及水分，掌控溜井排空高度，规范放矿管理，缩短矿石贮存时间等措施的运用，对预防溜井堵塞有着重要作用。
参考文献：
[1]何标庆. 紫金山金矿溜井堵塞原因分析及其预防 [J].黄金.2005，（6）：25-28
[2]焦玉书.金属矿山露天开采 [M].冶金工业出版社，1989
[3]王昌汉. 放矿学 [M]. 冶金工业出版社，1982