第八章矿用火箭弹处理溜井堵塞

第八章矿用火箭弹处理溜井堵塞第一节概述溜井是矿山输送矿石的咽喉，根据矿体赋存条件和采矿方法的不同，矿山通常使用的溜井分为垂直溜井和倾斜溜井。在露天矿山使用的主要是垂直溜井，直径4～8m，深度150～250m。地下矿山使用的溜井既有垂直的，也有倾斜的，直径一般2～4m，深度30～50m。溜井在放矿过程中，有时经常会出现堵塞，主要有以下几个方面的原因。1．溜井设计问题(1)溜井断面设计不合理。设计溜井时，断面大小应根据矿岩性质、矿石块度和生产规模综合考虑确定；(2)溜井坡度设计不合理。溜井坡度应根据矿岩性质、断面的大小来确定，如粘性矿石设计应采用垂直溜井，不应选择倾斜溜井；(3)溜井位置在断层破碎带中。当溜井布置在断层破碎带中，溜井壁面应采取保护措施，否则，断层破碎带的大块岩石片落下来，容易造成溜井卡堵。2．溜井出矿管理问题(1)溜井内的矿石存放时间过长，易产生结块，使后来放矿时结成拱顶；(2)溜井壁突出。当突出面积达到溜井断面积5％～8％时，将会阻止矿石流动，使溜井堵塞；(3)采场的矿石在倒往溜井时，将未经二次破碎的大块矿石和采场内的钢管、钢筋、木材等杂物一起倒在溜井里，容易造成溜井堵塞。矿山溜井一旦堵塞，若不及时处理，将会严重影响矿山的生产。目前，我国常用的处理溜井堵塞的方法有以下几种，如图8—1所示。(1)竹杆爆破法：这种方法是将药包捆扎在竹杆上，放在堵塞物下面进行爆破。该法处理堵塞效果较好，但需人员到溜井内安置药包，危险性比较大，它能够处理的堵塞高度一般仅在十几米以内。(2)高压水冲击法：该方法是由操作人员站在溜井检查巷口，用高压水向上冲击堵塞物，使其松动垮落。这种方法虽有一定的效果，但在堵塞物垮落瞬间，冲击波和掉下来的矿石都会对人员安全构成严重威胁。(3)灌水法：该方法是将水从溜井堵塞物上方灌入，靠水的重力作用不断渗透到堵塞物中，以减小堵塞物之间的粘结力，使堵塞物垮落。这种方法可以处理不同的堵塞高度，但潜在的危险性非常大，一旦水灌入井内，整个溜井周围就形成危险区域，因为堵塞物垮落时间无法预料，一般需要几天。当堵塞物突然垮落后，溜井内的水与堵塞物会形成一股强大的泥石流，冲击破坏整个溜井底部结构，将会造成第二次停产。第122页(4)钻孔爆破法：该方法是在溜井的上方或侧面对堵塞物进行穿孔爆破。堵塞物停留时间较长、整体结构已具有较高凝结强度时，采用此方法效果较好。但要求钻孔精度高，施工复杂，一次处理费用较大。(5)矿用火箭弹爆破法：该方法是采用矿用火箭弹直接在堵塞物下面爆炸，尤其是在溜井堵塞时间不长时，处理效果较佳。这种方法处理溜井的堵塞高度可由十几米到上百米，施工简单，成本低。溜井堵塞处理方法除了上述几种外，也有矿山用气球携带炸药爆破，或遇堵塞高度较低时，直接将炸药放在井底矿石上，靠炸药爆炸的冲击波进行震动处理。当溜井堵塞高度超过一定高度后20m以上)，采用矿用火箭弹处理是目前国内较为有效的一种方法。第二节矿用火箭弹矿用火箭弹是我国矿山针对溜井堵塞处理自行加工制作的一种专用爆破器材，自20世纪70年代初国内有的矿山就已开始使用，它除了用于溜井和漏斗堵塞，亦用于矿山采场悬顶处理。矿用火箭弹国内目前尚无统一标准，现使用的几种矿用火箭弹主要结构基本相同，它由三部分组成，即发射装置、炸药装置和撞击(引信)装置，如图8—2所示。其工作原理是利用发射装置内的发射药燃烧产生推力，将矿用火箭弹发射升空，当弹体撞击到堵塞物时，撞击装置在惯性作用下引爆炸药。国内使用的矿用火箭弹形状和结构如图8—3一图8—6所示。这几种矿用火箭弹的发射装置和炸药装置结构大致相同，主要区别是撞击(引信)装置。而矿用火箭弹的可靠性程度关键是撞击装置。目前使用的撞击装置在原理上是基本相同的，它们都是采用撞针碰撞引爆雷管，但在结构形式上有所不同，另外撞针的安放形式也不同。如矿用火箭弹A、B两种是安装在弹体顶端，暴露在外面。而矿用火箭弹c和中条、金川矿用火箭弹的撞针和撞击引信装置都是安装在炸药筒内，这种形式较前一种要安全一些，可以避免溜井内掉下的石块直接击中撞针，造成矿用火箭弹爆炸。在以上几种撞击装置中，金川矿用火箭弹的撞击装置在安全性、可靠性方面要更好一些。这种装置是靠惯性作用，由撞针撞击钢球，击发底火使火雷管爆炸。钢球是在锥形罩第123页一种地下矿山主溜井发生的加固方法，属于采矿工程领域。加固过程为：１．在主溜井放矿过程全长粘结式抗剪锚杆（５）和喷射混凝土喷层（６）对溜井围岩体进行加固。２．在距离卸矿硐室底板２５～３５米下部位置向上构筑一个中心漏斗口直径３ｍ、高８～１０ｍ的钢筋混凝土支撑柱（１），以支撑柱平台为基础，向上沿塌落井壁浇注厚度３００～５００ｍｍ、高度不低于卸矿硐室底板的钢筋混凝土护壁。３．采用高压灌浆预应力锚固技术将漏斗结构托住，在溜井中部与钢筋混凝土支撑柱一起形成外强撑内加固的强力支撑结构，保证主溜井的长期稳定。４．采用箱式钢筋混凝土结构承载梁（７）完成卸矿硐室底板的修复。本发明既能改善主溜井的受力状态，减小矿石对溜井结构的冲击，又能缩短施工工期，降低工程费用，提高溜井容量及运搬能力。主权利要求：一种地下矿山主溜井的加固方法，加固结构称为“托斗法”，其特征加固由７个部分组成，分别是：钢筋混凝土支撑柱（１）、放矿井（２）、支托结构（３）、高压灌浆预应力锚杆（４）、抗剪锚杆（５）、喷射混凝土喷层（６）、箱式钢筋混凝土结构承载梁（７）；设计步骤为：（ａ）首先，在主溜井放矿过程中，采用全长粘结式抗剪锚杆（５）和喷射混凝土喷层（６）对溜井围岩体进行加固；抗剪锚杆（５）选用普通螺纹钢，几何参数为：长度１．８～２．５ｍ，直径１８～２２ｍｍ；喷射混凝土喷层（６）的厚度为５０～１００ｍｍ；（ｂ）在距离卸矿硐室底板２５～３５米下部位置停止放矿，开始向上构筑一个中心漏斗口直径３ｍ、高８～１０ｍ的钢筋混凝土支撑柱（１），以钢筋混凝土支撑柱平台为基础，向上沿塌落井壁浇注厚度３００～５００ｍｍ、高度不低于卸矿硐室底板的钢筋混凝土护壁，形成以井筒为漏斗口的漏斗状结构；钢筋混凝土支撑柱起到支撑井壁作用，将溜井分为上下两部分，其上部由崩落矿石垫层形成缓冲层和漏斗；放矿井（２）位于原溜井部位，并贯穿钢筋混凝土支撑柱的水平面以便流放矿石至下部；（ｃ）采用高压灌浆预应力锚固技术完成“托斗法”底部的支托结构（３），将漏斗结构托住，高压灌浆预应力锚固技术又进一步加固了井壁围岩内部，使之在溜井中部与钢筋混凝土支撑柱一起形成外强撑内加固的强力支撑结构，保证主溜井的长期稳定；高压灌浆预应力锚杆（４）的参数是：锚固段长度大于１０ｍ、锚杆间距为２～２．５ｍ、水灰比为０．７５∶１、预应力值３５０～４００ＫＮ，锚杆为直径３２～４０ｍｍ的精轧螺纹钢；（ｄ）采用箱式钢筋混凝土结构承载梁（７）完成卸矿硐室底板的修复；修复采用８～１０根Ｉ↓［６０］工字钢支撑搭桥跨过塌落区，两端支座固定在基岩上的深度不少于２ｍ，在此基础上进行配筋和混凝土的浇筑，形成一个完整的箱式卸矿结构，再经过边墙与下部的漏斗结构联成整体