基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防措施

对黑沟矿区高深溜井散体矿石黏结成拱的条件和成因进行分析，发现通过控制下部出矿节奏，减弱阶段流对下部矿石的触底夯实作用，强化阶段流气流扰动作用，可有效避免高深溜井垂直全断面阶段性移动区黏结拱的产生。提出了基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防的途径和方法，即一旦发现井内矿石滞留，立即采取停止出矿，利用间歇性强制出矿的方法，在下部储矿段创造新的阶段流，使溜井空腔内产生强烈的空气扰动，破坏临时平衡拱，避免井筒堵塞。多年的实践表明，该方法能够及时消除溜井矿石的滞留，安全有效地预防了黑沟矿区主溜井井筒堵塞事故的发生，也进一步印证了高深溜井井筒堵塞的基本成因。     

黑沟矿高深溜井井筒堵塞诊断及处理实践

溜井井筒堵塞位置及堵塞形式的诊断,是溜井井筒堵塞处理的前提和重要依据,是溜井堵塞处理的难 点之一。 针对黑沟矿主溜井一次井筒堵塞问题,通过分析高深溜井矿石移动规律,排除了片帮体和大块咬合拱堵塞 的安全隐患,判定堵塞形式为粉矿黏结拱,并采用“回声定位”和“喘气判定”两种方法,确定了大致的堵塞部位。 针对 堵塞位置和堵塞形式,结合现场实际,依靠双孔模式,采用“破拱脚”和“爆震”处理方法,用“水浸”方式完成破拱,成 功消除了高深溜井井筒堵塞。 研究结果对于类似矿山溜井井筒堵塞处理有一定的参考价值。     

含水率和粉矿含量对金山店铁矿主溜井矿石流动性的影响

为探究含水率和粉矿含量对湖北省金山店铁矿主溜井中矿石流动性的影响,以金山店铁矿主溜井放矿过程作为研究对象,以质量流率比为矿石流动性的定量评价指标,采用数值模拟和相似试验分别进行了含水率0%~9%、粉矿含量11%~21%的颗粒级配综合作用下主溜井矿石流动性研究。结果表明,数值模拟和相似试验的结果具有较好的一致性,随含水率增加,质量流率比先减小后增大,矿石流动性先变差后变好,含水率超过9%时容易发生“跑矿”;随粉矿含量增加,质量流率比逐渐减小,矿石流动性逐渐变差;当含水率0%~3%且粉矿含量11%~17%或含水率7%~9%且粉矿含量11%~21%时,矿石流动性较好;含水率3%~7%且粉矿含量11%~21%或含水率0%~3%且粉矿含量19%~21%时,矿石流动性较差。金山店铁矿生产过程中按矿石含水率1%~3%、粉矿含量11%~17%调控,主溜井堵塞故障明显减少。     

高深溜井井筒堵塞机理分析与治理

在前人总结的矿石在溜井中的移动规律及特点的基础上,通过对经常发生井筒堵塞事故的黑沟矿高深溜井的观测,发现高深溜井在垂直全断面连续性矿石移动区之上存在垂直全断面阶段性矿石移动的特性,该特性是由溜井中流动矿石散体的搭拱效应所产生,井筒中拱的形成和破坏交替进行,从而使矿石的放出呈现脉动过程;由此归纳总结出高深溜井井筒中矿石移动存在垂直全断面阶段性移动、垂直全断面连续性移动、变速变向全断面移动和变速变向局部断面移动的规律;通过分析揭示了垂直全断面阶段性矿石移动的特性是造成溜井井筒堵塞、片帮、磨损、矿石分级混合等现象出现的重要原因;同时,对于在用的高深溜井提出井筒黏结拱堵塞处理技术,针对设计与新建的溜井提出井筒结构设计上的建议以预防堵塞;为破解高深溜井井筒出现的故障开拓了思路,对同类型溜井的设计和生产实践有重要的指导意义。     

高深溜井井筒堵塞处理技术的探讨

高深溜井井筒堵塞处理是矿山生产中遇到的比较危险且施工难度较大的复杂工程,结合镜铁山矿黑沟2#溜井堵塞的处理实践,探索了高深溜井堵塞处理技术,总结了处理高深溜井堵塞的成功经验。     

溜井运输中悬拱产生的机理及解决对策

针对地下矿山溜井运输中悬拱导致溜井堵塞的问题,分析了悬拱现象产生的机理,认为矿岩颗粒之间的内摩擦力和细颗粒的黏结阻力的大小是溜井产生悬拱根本原因。溜井中矿岩的最大块度尺寸与溜井直径的匹配关系、黏结性粉矿含量、含水率的高低以及溜井直径的大小对悬拱的产生影响重大,矿岩下落时对溜井中物料的夯实和物料的重力压实作用增强了粗细颗粒之间的咬合力、内摩擦力和黏结力。从设计与使用管理两个方面提出了防止溜井悬拱产生的一系列措施,并给出了常见的溜井疏通方法。     

地冲炮处理溜井堵塞

屯秋铁矿于1981年试生产,连续生产以来,溜井结拱堵塞三次,前两次堵塞发生在井底板式给矿机上部10米处,第三次发生在溜井顶部,具体情况列于附表。一、结拱堵塞原因及其分析造成溜井结拱堵塞的原因很多,一般与溜井通过系数、矿石块度、矿石粘性、含水率和矿石堆放时间等有关。从附表及图1中看出,屯秋铁矿溜井通过系数是符合一般设计要求的。     

主溜井矿石运移及井壁破坏特征的相似试验研究

为研究溜井矿石运移及井壁破坏特征,以金山店矿垂直主溜井为例,根据工程特点和相似理论,构建了由井口卸矿模拟装置、井筒适配装置、底部放矿适配装置、高速摄影系统和数据分析系统等部分组成的溜井溜放矿相似试验平台。以运动学理论为基础,在试验平台上进行溜矿段溜矿相似试验,得到了溜矿段矿石的运动轨迹,试验的井壁冲击破坏部位按相似比还原后与理论分析和矿山井壁冲击破坏检测结果相近;以椭球体放矿理论为基础,在试验平台上进行贮矿段放矿相似试验,得到了贮矿段井壁磨损分区范围,试验的井壁磨损破坏区域按相似比还原后与理论分析、PFC2D放矿数值模拟以及矿山井壁磨损检测结果相符。研究结果表明,溜井溜放矿相似试验平台及其溜放矿相似试验适用于溜井的矿石运移及井壁破坏特征研究,试验结果为金山店矿现服役主溜井的井壁加固方案优化和新设计的采区溜井支护方案优化提供了依据。     

多因素影响下的方形溜井结拱实验研究

为探究矿石粒径、湿度、料位高度和溜井角度对溜井结拱的影响,基于矿山溜井的比例尺寸,设计制作了方形溜井放矿模拟器,进行了四因素五水平的溜井放矿正交实验。研究结果表明,影响溜井结拱概率大小的主次顺序为: 矿石粒径>料位高度>矿石湿度>溜井角度; 当矿石粒径2~4 mm、湿度1%、料位高度50 cm、溜井角度85°时放矿效果最佳。     

颗粒级配对溜井放矿矿石混合特性的影响

将放出混合矿样的中值粒径(d₅₀)与放矿前初始中值粒径(d₅₀')的差值与d₅₀'的百分比定义为中值粒径偏析量(MDS), 并将其作为矿石混合特性的定量评价指标。以湖北金山店铁矿主溜井放矿过程为背景, 借助相似试验与数值模拟, 采用TFe品位在24.75%~59.21%的7种铁矿石, 以及粉矿含量为11%~19%对应的5种颗粒级配, 组成35种不同品位的矿石级配方案, 研究主溜井放矿过程中矿石的混合特性。结果表明: 相似试验与数值模拟所得结果吻合性较高;同一级配方案下, 不同品位矿石放矿计算得到中值粒径偏析量的变化趋势基本一致, 随着入井矿石品位升高, MDS均不断减小, 矿石混合均匀性越高;同一品位、不同级配下, 级配中粉矿含量占比不断增大, MDS表现为先减小后增大, 矿石混合情况首先变好逐渐变差;粉矿含量为13%对应级配方案下, MDS最小, 矿石混合情况最优;MDS能对溜井放矿过程中矿石的混合特性进行有效评价。     

溜井管理方法与应用技术研究

分析了溜井内部矿石的储存和移动特点,及溜井发生堵塞的原因,提出了控制大块率、避免粘结平衡拱的形成、规范放矿作业和堵塞处理等方法,对科学使用溜井、提高放矿效率具有一定的参考和借鉴作用。     

结拱能视角下溜井结拱稳定性分析

溜井结拱严重影响了矿山生产效率,而其结拱稳定性是溜井堵塞疏通的关键技术指标。为经济高效处理结拱问题提供理论依据,提出了结拱能与结拱能测定的原理与方法,并依此构建了结拱能测定物理模型,以正交实验法,探究了矿石湿度、矿石粒径、溜井角度及料位高度对结拱稳定性的影响程度,并对结拱稳定性进行了评级划分。研究结果表明,矿石粒径是影响溜井结拱稳定性的最主要因素,矿石湿度、料位高度、溜井角度对结拱稳定性无显著影响。依据结拱能和矿石粒径方差对比折线图,将粒径4～6、6～8、8～10、0～2 mm矿石结拱的稳定性依次划分为不稳定、较稳定、稳定、极稳定。实验结果对实际工程中疏通溜井的方法选取及节能设计有一定的参考价值。     

溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响研究

为研究溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响,以金山店铁矿-480~-410 m段主溜井为工程背景,采用PFC2D离散元软件对放矿漏斗角分别为45°、50°、55°、60°、65°的主溜井放矿过程进行数值模拟。为定量描述不同放矿漏斗角下矿石流动性之间的差异,定义矿石质量流率比为矿石流动性评价指标,分析各放矿漏斗角下的矿石流动性特征,揭示放矿漏斗角对矿石流动性的影响机理。构建溜井放矿相似试验平台,进行溜井放矿相似模拟试验,计算矿石的质量流率比,并将其与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明：当放矿漏斗角为60°时,矿石质量流率比最大,矿石流动性最好;相似试验与数值模拟所得矿石质量流率比的变化趋势基本相同,相似试验结果能对数值模拟结果进行验证。     

酒钢西沟矿低品位石灰石回收技术方案

充分回收利用低品位矿石是提高矿山资源回收率和综合经济效益的重要途径。为提高酒钢西沟矿低品位矿石回收率,在总结分析资源回收利用过程中技术难题的基础上,从矿体三维建模、品位差异性分析、质量控制方案、溜井远程监控及反击式破碎机下料口改造等方面开展了技术攻关,解决了低品位地质资源不清、粉矿和块矿贫化差异大、溜井堵塞故障问题突出、破碎机下料孔易堵塞等问题,保证了矿山低品位矿石的平稳生产。近4 a（2018—2021年）回收低品位矿石208万t,矿石综合回采率由93.5%提高至95%以上,有效延长了矿山服务年限,取得了显著的经济效益和社会效益,对于类似矿山具有一定的借鉴作用。     

某磷矿高溜井放矿系统设计

四川某磷矿规模大,开采深度大,若采用传统的中段溜井倒运的矿石运输方式,中段溜井数量多,倒运环节多,管理难度大,为此,提出高溜井+分支溜井放矿系统方案,对集中溜井布置形式、断面大小等进行设计,并给出防堵塞、装卸矿、首次放矿安全措施。经过1 a多稳定运行,高溜井放矿系统能够有效降低矿石的运输成本,提高运输效率,并具有较高的可靠性,为矿山安全高效生产奠定了有效基础,这是化工矿山首次采用高溜井+分支溜井放矿系统的成功实践,对同类矿山具有一定的参考价值。     

我国溜井磨损状况的分析及其加固方法的探讨

应用溜井放矿,对高山地区的矿山有着极其重要的经济意义。据不完全统计,在我国冶金、建材系统,就有将近50个矿山,采用了不同型式的溜井作为矿山主要运输系统。基于应用溜井放矿具有很多优点,随着我国采矿工业的飞跃发展,采用溜井放矿的矿山越来越多。但到目前为上,在应用溜井放矿方面,井壁磨损与加固、溜井堵塞及跑矿等重大技术问题,一直未获得彻底解决。为了总结生产溜井的经验,研究矿石在溜     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中，矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置，对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例，建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论，结合相似试验结果，得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置，误差不超过4.84%，理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中，矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置，对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例，建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论，结合相似试验结果，得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置，误差不超过4.84%，理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

贮矿高度对主溜井矿石流动性的影响研究

为探究贮矿高度对金山店铁矿主溜井矿石流动性的影响,以质量流率比作为矿石流动性的定量评价指标,采用PFC2D颗粒流程序构建主溜井放矿数值模型,对不同贮矿高度条件下的矿石流动状态进行模拟分析;基于自主研制的溜井放矿相似试验装置,开展针对性的矿石流动性相似试验,对数值模拟结果进行检验。研究表明,质量流率比R_w可以定量表征矿石颗粒的流动状态,便于数值模拟结果与相似试验结果的对比分析;贮矿高度与矿石颗粒的流动状态密切相关,随着贮矿高度的增加,质量流率比R_w呈先增大后减小的变化趋势;当贮矿高度为27.5 m时质量流率比R_w达到最大值,此时矿石颗粒的流动性最好;在质量流率比R_w随贮矿高度变化的趋势上,相似试验结果与数值模拟结果具有一致性。     

利用物理模型和颗粒流分析评估矿石溜井设计

在地下矿山开采中对物料流的控制可能是最危险的作业之一。根据美国矿山安全和卫生管理署的统计,在美国大部分与矿石溜井有关的事故都发生在向溜井卸矿或从溜井中放矿作业以及处理溜井卡斗作业中,尤其是在处理矿石悬拱事故中造成大量死亡事故。不能确定矿石何时破碎松动,矿工就不能及时撤离到安全地点,危险是显而易见的。虽然地下金属矿山和非金属矿山的矿石溜井和卸载口及闸门系统必须符合美国联邦管理条例第57和75节的要求,但现在出现的矿石溜井内衬和闸门的结构性破坏,其突出的原因是缺乏可供美国矿山安全和卫生管理署执行人员和矿…