路增祥，張治強(qiáng)，張國建

(1.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2. 遼寧省金屬礦產(chǎn)資源綠色開采工程研究中心，遼寧 鞍山 114051)

溜井運(yùn)輸中懸拱產(chǎn)生的機(jī)理及解決對策

路增祥1,2，張治強(qiáng)1,2，張國建1,2

(1.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2. 遼寧省金屬礦產(chǎn)資源綠色開采工程研究中心，遼寧 鞍山 114051)

針對地下礦山溜井運(yùn)輸中懸拱導(dǎo)致溜井堵塞的問題，分析了懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理，認(rèn)為礦巖顆粒之間的內(nèi)摩擦力和細(xì)顆粒的黏結(jié)阻力的大小是溜井產(chǎn)生懸拱根本原因。溜井中礦巖的最大塊度尺寸與溜井直徑的匹配關(guān)系、黏結(jié)性粉礦含量、含水率的高低以及溜井直徑的大小對懸拱的產(chǎn)生影響重大，礦巖下落時(shí)對溜井中物料的夯實(shí)和物料的重力壓實(shí)作用增強(qiáng)了粗細(xì)顆粒之間的咬合力、內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力。從設(shè)計(jì)與使用管理兩個方面提出了防止溜井懸拱產(chǎn)生的一系列措施，并給出了常見的溜井疏通方法。

地下礦山；溜井運(yùn)輸；懸拱現(xiàn)象；機(jī)理

溜井系統(tǒng)是金屬礦床地下開采的咽喉工程之一，也是實(shí)現(xiàn)礦、廢石低成本運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵工程。主豎井旁側(cè)溜井(主溜井)和采區(qū)溜井是金屬礦山生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的兩大系統(tǒng)溜井系統(tǒng)，它們或是單獨(dú)使用，或是聯(lián)合使用，在實(shí)現(xiàn)礦、廢石的低成本下向運(yùn)輸和靈活組織礦山生產(chǎn)方面起到了非常重要的作用。但生產(chǎn)實(shí)際中，由于各種因素的影響或相互作用，礦、廢石在溜井內(nèi)下降的過程中會形成穩(wěn)定的平衡拱，造成物料流動中止，導(dǎo)致溜井堵塞成為影響溜井系統(tǒng)應(yīng)用比較突出的問題[1-2]，溜井堵塞后的疏通方案研究也成為礦業(yè)科技工作者重點(diǎn)研究的內(nèi)容[3-7]。

溜井的堵塞主要表現(xiàn)為井筒的堵塞和下部結(jié)構(gòu)的堵塞。其中以井筒堵塞最為嚴(yán)重，溜口堵塞最為頻繁[8]。溜井堵塞后不僅影響礦山的正常生產(chǎn)，其疏通工作也費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且安全風(fēng)險(xiǎn)極大。因此，分析溜井堵塞的機(jī)理，研究有效的溜井堵塞的預(yù)防機(jī)制，是避免上述問題發(fā)生的關(guān)鍵所在。溜井運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)實(shí)踐表明，懸拱是導(dǎo)致溜井運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)生堵塞的主要形式，本文擬就懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理和預(yù)防懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的對策進(jìn)行深入研究，以期對地下礦山溜井系統(tǒng)的正常運(yùn)行有所幫助，對礦山生產(chǎn)的穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行意義重大。

1 懸拱形式及其產(chǎn)生的機(jī)理

1.1 懸拱形式

如圖1所示，溜井運(yùn)輸實(shí)踐中產(chǎn)生的懸拱現(xiàn)象主要有咬合拱和黏結(jié)拱2種形式。

圖1 懸拱的形式

1.1.1 咬合拱

咬合拱是溜井內(nèi)較大尺寸的礦巖塊，由于與溜井壁以及礦巖塊之間的相互咬合形成穩(wěn)定排列、楔緊在溜井?dāng)嗝嫘螤钔蛔兲幍那樾?，如圖1(a)所示。

咬合拱形成的概率取決于礦巖中大塊所占的比例、礦巖塊度相對于溜井及其出口的尺寸大小、塊礦的形狀以及溜井中礦巖流的速度分布情況。咬合拱的形成也與溜井井壁的平整度有關(guān)，井壁光滑時(shí)，形成咬合拱的可能性較差；井壁凹凸不平時(shí)，形成咬合拱的幾率較大。

1.1.2 黏結(jié)拱

黏結(jié)拱是黏結(jié)性礦巖中粉礦的膠結(jié)作用所導(dǎo)致的礦巖顆粒之間、礦巖與溜井井壁之間相互黏結(jié)，在溜井井筒中所形成的平衡拱如，如圖1(b)所示。

黏結(jié)拱形成的可能性與礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)和礦巖在溜井中的流動狀態(tài)有關(guān)。礦巖的粒度分布特征、粉礦含量、礦巖的黏結(jié)性、黏結(jié)性密度和內(nèi)摩擦角等，均是與物料流動特性密切相關(guān)的物理力學(xué)性質(zhì)，對黏結(jié)拱的形成影響較大。而礦巖含水率的高低以及溜井直徑的大小則在一定范圍內(nèi)影響著黏結(jié)拱的形成。

1.2 懸拱產(chǎn)生的機(jī)理

溜井系統(tǒng)產(chǎn)生懸拱現(xiàn)象的機(jī)理主要有以下方面。

1.2.1 礦巖的流動特性

溜井運(yùn)輸中，礦巖流動特性對懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的概率影響較大。礦巖在重力作用下在溜井中向下運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動阻力主要來源于礦巖顆粒之間的內(nèi)摩擦力和細(xì)顆粒的黏結(jié)阻力，對于細(xì)顆粒含量較多的粘性礦物而言，其黏結(jié)阻力更加突出，也更容易形成懸拱。

當(dāng)粘性礦物或粉礦含量高的礦巖內(nèi)含有水分、且隨著含水率的增加，礦巖顆粒黏結(jié)阻力增大，倘細(xì)顆粒具有足夠的強(qiáng)度，則會在溜井內(nèi)形成穩(wěn)固的黏結(jié)拱，但此拱是否形成取決于井筒的直徑和礦巖中的含水率是否超過某一限值。

如果溜井的直徑超過一定尺寸，礦巖顆粒黏結(jié)阻力不能抵御其重量時(shí)，也無法形成黏結(jié)拱。

礦巖中的含水率超過一定限度時(shí)，水起到了潤滑作用而使黏結(jié)阻力消失，礦巖無法在溜井中形成黏結(jié)拱，但卻易形成泥石流，對溜井下部設(shè)施產(chǎn)生更強(qiáng)的破壞作用。

1.2.2 礦巖的最大塊度與溜井直徑的匹配關(guān)系

卸入溜井礦石的最大塊度與溜井直徑、放礦口尺寸的匹配關(guān)系、大塊所占比例、不同尺寸的礦巖流動速度和溜井井壁的不平整度，以及它們之間的相互影響，均可能造成物料懸拱。這種情況下產(chǎn)生的懸拱多為大塊咬合拱。

1.2.3 溜井上部卸礦對溜井內(nèi)物料的沖擊夯實(shí)

宋衛(wèi)東等[9]的研究表明，溜井上部卸礦后，礦石在溜井中的運(yùn)動呈顯出經(jīng)過2～3次對井壁的沖擊后，會垂直落入溜井之中。

當(dāng)?shù)V石不再沖擊溜井井壁，在重力作用下向下運(yùn)動并達(dá)到溜井中的物料面時(shí)，會對物料產(chǎn)生沖擊夯實(shí)，礦石對溜井中物料的沖擊能E可用式(1)或式(2)確定。

E=Ek+Ep

(1)

式中：Ek為礦塊下落過程中最后一次沖擊溜井井壁后的瞬時(shí)動能的垂直向分量；Ep為最后一次沖擊點(diǎn)距溜井中物料面處礦塊所具有的勢能。

根據(jù)運(yùn)動力學(xué)的相關(guān)知識，式(1)可表達(dá)為式(2)。

(2)

式中：m為下落礦塊的質(zhì)量；g為重力加速度；h為礦塊下落過程中最后一次沖擊溜井井壁時(shí)的沖擊點(diǎn)距溜井中物料面的高度；v為最后一次沖擊溜井井壁后礦石運(yùn)動的瞬時(shí)速度的垂直向分量。

溜井中礦巖下落時(shí)，沖擊物料面的能量越大，物料被夯實(shí)的程度就越大。從式(2)可以看出：當(dāng)?shù)V巖塊最后一次沖擊溜井井壁后垂直下落時(shí)，由于其下落高度一定，沖擊物料面的能量大小與礦巖塊的質(zhì)量和最后一次沖擊溜井井壁后礦石運(yùn)動的瞬時(shí)速度的垂直向分量的大小密切相關(guān)。

溜井中物料被夯實(shí)的力學(xué)機(jī)制在于改變了礦巖的流動特性，尤其是礦巖密度的改變，增強(qiáng)了粗細(xì)顆粒之間的咬合力、內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力。

1.2.4 溜井內(nèi)上部儲料對底部物料的重力壓實(shí)作用

溜井放礦的主要原理是利用了物體的重力特性。但是，當(dāng)溜井底部放礦停止后，重力的作用卻使得溜井內(nèi)的上部儲料對底部物料產(chǎn)生了壓實(shí)，降低了其流動性。溜井中的重力壓實(shí)特征表現(xiàn)為當(dāng)?shù)V巖的容重不變時(shí)，作用力的大小隨溜井中儲料高度和溜井傾角的變化而變化。

當(dāng)溜井為垂直溜井時(shí)，其大小計(jì)算見式(3)。

P=γ·Δh

(3)

式中：γ為溜井中儲料的容重；Δh為溜井中某一平面上覆礦巖的高度。

這種重力壓實(shí)作用具有持續(xù)性的特征，溜井底部停止放礦的時(shí)間越長，物料被壓實(shí)的現(xiàn)象越明顯，產(chǎn)生懸拱現(xiàn)象的可能性增加。如，望兒山金礦深部開采系統(tǒng)建設(shè)過程中，由于施工順序安排和分項(xiàng)工程施工工期的調(diào)整，上部溜井刷大所產(chǎn)生的廢石滯留在主溜井下部礦倉中長達(dá)5個月時(shí)間，最終導(dǎo)致底部礦倉產(chǎn)生了懸拱現(xiàn)象。

上述4個方面可歸納為設(shè)計(jì)、施工和溜井使用與管理方面的原因。

2 懸拱對溜井運(yùn)輸?shù)挠绊?/h2>

溜井運(yùn)輸生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)生懸拱現(xiàn)象，溜井不能實(shí)現(xiàn)正常放礦，將對礦山生產(chǎn)帶來影響，而且這種影響的時(shí)間長短是無法估計(jì)的。如2009年12月21日發(fā)生的鏡鐵山礦黑溝2#溜井堵塞事故，先后6次爆破，累計(jì)消耗炸藥2 470 kg，直到2010年1月14日疏通成功，歷時(shí)長達(dá)25 d[10]。攀鋼新白馬鐵礦1#溜井于2008年7月6日發(fā)生的大塊咬合拱高位堵塞，采用氫氣球高空探測和攜藥爆破，加上溜井中地下水的潤滑作用，歷經(jīng)1年多的時(shí)間，于2009年3月28日得以疏通[3]。這些溜井運(yùn)輸事故均給礦山生產(chǎn)造成了很大影響。除此之外，還存在以下兩方面的問題。

1)懸拱發(fā)生后溜井的疏通非常麻煩，安全風(fēng)險(xiǎn)也極大。主要表現(xiàn)在懸拱發(fā)生的位置離放礦口距離的遠(yuǎn)近方面。懸拱位置距放礦口越遠(yuǎn)，疏通處理就越費(fèi)事，安全風(fēng)險(xiǎn)也越大，耗時(shí)也越長。

2)爆破疏通方法是處理溜井懸拱的常用方法。但此法對破壞咬合拱可行，而對處理黏結(jié)拱則收效甚微，同時(shí)，爆破疏通也會對溜井井壁造成很大的破壞，爆破產(chǎn)生的動應(yīng)力會引起群井連動破壞效應(yīng)，加速鄰近井筒破壞[11]。

3 溜井懸拱現(xiàn)象的解決對策

合理的溜井系統(tǒng)設(shè)計(jì)和有效的溜井使用管理是解決溜井懸拱問題、確保溜井運(yùn)輸生產(chǎn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵。根據(jù)懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理，應(yīng)在溜井設(shè)計(jì)和使用管理的過程中采取相應(yīng)的防范措施。

3.1 溜井系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 溜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)

3.1.1.1 溜井的斷面形式

礦床地下開采的溜井系統(tǒng)可分為主溜井系統(tǒng)和采區(qū)溜井系統(tǒng)。一般情況下，考慮到溜井系統(tǒng)服務(wù)壽命的長短，主溜井及其下部礦倉的斷面多采用圓形斷面，而采區(qū)溜井多采用矩形斷面。

3.1.1.2 溜井的斷面尺寸

溜井運(yùn)輸實(shí)踐表明，溜井產(chǎn)生懸拱現(xiàn)象除與礦巖的流動特性密切相關(guān)外，溜井的斷面尺寸對其形成也產(chǎn)生著重要的影響。

1)一般情況下，對矩形斷面溜井，為防止咬合拱的形成，溜井最小邊的寬度D可按式(4)確定。為防止黏結(jié)拱的形成，溜井最小邊的寬度可按式(5)確定。

D=(3～5)d

(4)

式中：d為溜井下放礦塊的最大尺寸，m。

(5)

式中：k為細(xì)顆粒黏結(jié)性；ρ為細(xì)顆粒密度；r為溜井?dāng)嗝娴拈L寬比；φ為細(xì)顆粒的內(nèi)摩擦角。

2)當(dāng)溜井為圓形斷面時(shí)，由式(4)和式(5)確定溜井尺寸即溜井直徑。此時(shí)，式(5)可簡化為式(6)。

(6)

為防止懸拱的形成，溜井的最小斷面尺寸應(yīng)大于式(4)和式(5)計(jì)算結(jié)果的最小值。

如望兒山金礦在其深部資源開采工程中，采用上向分層尾礦膠結(jié)充填采礦方法采礦，其中1、3號兩個高段溜井(-350.00～-455.00 m)的設(shè)計(jì)直徑為2.50 m[12]，采場溜井直徑分為1 000 mm和1 200 mm兩種，出礦時(shí)嚴(yán)格控制礦石塊度不超過300 mm。

毛公鐵礦根據(jù)其地下采礦方法和井下破碎設(shè)備的特點(diǎn)，確定溜井下放礦石的最大礦塊尺寸d≤0.8 m，按式(4)計(jì)算結(jié)果，該礦溜井的凈直徑應(yīng)為2.4～4.0 m，但考慮到對溜井儲礦能力的需求，最終確定溜井的凈直徑為4.5 m[13]。

3.1.2 溜井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

溜井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在溜井的傾角方面。要重點(diǎn)考慮不同溜井傾角下的礦巖流動特性及其形成懸拱可能性。

對垂直溜井中的黏結(jié)性礦石而言，從定性的角度，隨著粉礦量、礦石中含水率(在一定范圍內(nèi))的增加和礦石滯留在溜井中的時(shí)間的延長，其形成粘性拱的概率趨于增大趨勢；對非粘性礦石，當(dāng)粉礦含量一定和礦石中水分含量一定時(shí)，其形成黏結(jié)拱的條件取決于礦石下落過程中對于溜井中已有物料沖擊力的大小和礦石滯留在溜井中的時(shí)間長短。

而對于傾斜溜井，隨著溜井傾角變緩，礦巖的流動性變差，尤其是礦巖中含水率一定時(shí)，粉礦含量越大，礦巖的流動性越不好。從理論上講，能夠使礦巖在重力作用下產(chǎn)生流動的最小角度是大于礦巖的自然安息角。但由于礦巖在溜井中流動時(shí)，受摩擦力和黏結(jié)力等因素的影響，建議溜井的傾角不應(yīng)小于55°。如望兒山金礦采區(qū)溜井采用2 200 mm×2 000 mm的矩形斷面，溜井傾角為72°，在使用過程中，基本沒有發(fā)生過懸拱現(xiàn)象。

因此，對于溜井傾角的設(shè)計(jì)要認(rèn)真研究礦巖在一定含水率下的黏結(jié)特性和摩擦特性，并結(jié)合斷面尺寸確定，選取合理的溜井傾角。

3.2 溜井使用管理

溜井運(yùn)輸生產(chǎn)過程中，由于不當(dāng)?shù)氖褂?，如溜井上口不按設(shè)計(jì)要求安裝格篩、不按規(guī)定進(jìn)行放礦等，都會造成溜井懸拱現(xiàn)象的產(chǎn)生。

加強(qiáng)溜井的使用管理是預(yù)防溜井懸拱問題的重要的手段，制定合理的解決方案，是產(chǎn)生懸拱導(dǎo)致溜井堵塞后必須采取的對策。

3.2.1 溜井使用管理

根據(jù)筆者的多年生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，溜井使用過程中，要預(yù)防溜井懸拱問題的產(chǎn)生，應(yīng)注意加強(qiáng)以下方面的工作。

1)溜井上口必須按允許的塊度尺寸安裝格篩，嚴(yán)格控制進(jìn)入溜井的礦巖的最大尺寸。

2)保持溜井一定的儲料高度，盡量降低礦巖塊的下落高度，避免礦巖塊下落時(shí)對溜井井壁的沖擊破壞和對井中物料的沖擊夯實(shí)。

3)正常生產(chǎn)過程中，溜井上部卸礦的同時(shí)，溜井底部必須進(jìn)行放礦，并注意控制上部卸礦與底部放礦的速度，盡量保持使其相接近，即保持合理的空井高度。這樣，既能保證上部卸礦的正常進(jìn)行，又能避免對井中物料的沖擊夯實(shí)。

4)除非進(jìn)行溜井檢查，否則，禁止放空溜井。特殊情況下出現(xiàn)空溜井卸礦時(shí)，當(dāng)井中物料高度上升到5 m左右時(shí)，溜井底部開始緩慢放礦，使溜井中的物料面緩慢上升到合理的高度。以提高溜井中物料的松散度和可流動性。

5)粉礦含量較大的礦山，在溜井暫時(shí)停用前，要盡量減少向溜井中倒入過多的粉礦，尤其是倒入含水率較大的粉礦。

6)礦巖黏結(jié)性強(qiáng)的礦山，需測定礦巖進(jìn)入溜井后開始黏結(jié)的時(shí)間，確定出溜井暫時(shí)停用期間溜井底部放礦的間歇時(shí)間，以防止礦巖在溜井中形成黏結(jié)拱。

7)溜井底部放礦過程中，一旦沒有礦石放出，需立即停止上口卸礦，查找原因，確認(rèn)溜井是否產(chǎn)生懸拱現(xiàn)象。

如望兒山金礦在出礦管理中，為預(yù)防大塊進(jìn)入溜井系統(tǒng)產(chǎn)生懸拱現(xiàn)象，除采場溜井上口設(shè)有300 mm×300 mm的格篩外，在其主溜井上口也設(shè)有350 mm×350 mm的格篩；在其1、3號兩個高段溜井(-350.00～-455.00 m)放礦中，通過上口卸礦和下口放礦的密切配合，嚴(yán)格控制溜井的空井高度保持在10～15 m之間，有效改善了溜井中物料的松散度和流動性，避免了礦巖塊下落時(shí)對溜井井壁的沖擊破壞和對井中物料的沖擊夯實(shí)。

3.2.2 懸拱問題處理

為確保溜井(尤其是高深溜井)堵塞后能夠得到及時(shí)疏通，恢復(fù)其運(yùn)輸功能，在溜井疏通實(shí)踐中形成了許多行之有效的處理方法[3,7,14-16]，以應(yīng)對溜井不同部位的各種堵塞形式。表1列出了常用的溜井疏通方法及其應(yīng)用特點(diǎn)。

溜井運(yùn)輸過程中，一旦發(fā)生懸拱問題，可根據(jù)懸拱現(xiàn)象的具體情況，選用合適的方法進(jìn)行疏通處理。

4 結(jié) 論

本文通過對溜井運(yùn)輸生產(chǎn)中產(chǎn)生懸拱問題的機(jī)理和如何防范懸拱現(xiàn)象發(fā)生的對策研究，得出以下結(jié)論。

1)溜井懸拱產(chǎn)生的可能性與溜井中礦巖的流動特性密切相關(guān)，礦巖顆粒之間的內(nèi)摩擦力和細(xì)顆粒的黏結(jié)阻力的大小，是導(dǎo)致懸拱現(xiàn)象產(chǎn)生的內(nèi)因所在。

表1 溜井疏通方法及其應(yīng)用特點(diǎn)

2)進(jìn)入溜井的礦巖最大塊度尺寸與溜井直徑的匹配關(guān)系、黏結(jié)性粉礦的含量、礦巖含水率的高低以及溜井直徑的大小對懸拱的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)。

3)礦巖在下落時(shí)對溜井中物料的夯實(shí)作用和重力壓實(shí)作用改變了礦巖的流動特性，增強(qiáng)了粗細(xì)顆粒之間的咬合力、內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力。

4)溜井?dāng)嗝娉叽绲拇_定，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生兩種不同形式懸拱的條件，測定相關(guān)參數(shù)，按照文中給定的方法進(jìn)行分別計(jì)算，并取其中的最小值作為最終的溜井?dāng)嗝?；而溜井傾角的確定，需建立在礦巖在一定含水率下的黏結(jié)特性和摩擦特性的研究基礎(chǔ)上。

5)合理的溜井?dāng)嗝娉叽绾蛧?yán)格的溜井使用管理措施是預(yù)防溜井懸拱產(chǎn)生的關(guān)鍵。研究結(jié)果為采用溜井運(yùn)輸方式的地下礦山的溜井設(shè)計(jì)與使用管理提供了思路。

[1] 胡黃龍. 溜礦井堵塞與貯礦高度的關(guān)系[J]. 有色冶金設(shè)計(jì)與研究，1999，20(1)：6-9.

[2] J Hadjigeorgiou，J F Lessard. Numerical investigations of ore pass hang-up phenomena[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences，2007，44：820-834.

[3] 高文遠(yuǎn)，徐忠光. 大斷面長溜井高位堵塞疏通處理實(shí)踐研究[J]. 金屬礦山，2009(10)：39-41，44.

[4] 龐 博，王志飛，魏會軍，等. 溜井堵塞疏通方案的研究[J]. 礦業(yè)工程，2011，9(4)：28-29.

[5] J Hadjigeorgiou，J F Lessard. Numerical investigations of ore pass hang-up phenomena[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences，2007，44：820-834.

[6] T Szwedzicki. Formation and removal of hang-ups in ore passes[J]. Mining Technology，2007(3)：139-145.

[7] 蔡美峰，路增祥，齊寶軍. 一種溜礦井堵塞的疏通方法及系統(tǒng)[P]. 中國，ZL 2011 1 0040670.2，2012.

[8] 邵必林，呂向東. 酒鋼黑溝礦高深溜井正常使用途徑的探討[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，34(4)：383-389.

[9] 宋衛(wèi)東，王洪永，王欣，等. 采區(qū)溜井卸礦沖擊載荷作用的理論分析與驗(yàn)證[J]. 巖土力學(xué)，2011，32(3)：326-332，340.

[10] 陳永祺. 高深溜井井筒堵塞處理技術(shù)的探討[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)，2010，26(9)：122-124.

[11] 明世祥. 地下金屬礦山主溜井變形破壞機(jī)理分析[J]. 金屬礦山，2004(1)：5-8.

[12] 路增祥. 主溜井及礦倉的復(fù)合加固工藝[J]. 金屬礦山，2004(2)：26-30.

[13] 路增祥，孟凡明，許俊杰，等. 毛公鐵礦溜井運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].金屬礦山，2016(7)：90-93.

[14] 呂向東. 高深溜井井筒堵塞的爆破處理實(shí)踐[J]. 爆破工程，2010，16(3)：56-58，84.

[15] 張世民，李勝輝，王 磊，等. 司家營鐵礦主溜井堵塞處理實(shí)踐[J]. 礦業(yè)工程，2009，7(1)：15-17.

[16] 戚文革，李長權(quán)，劉興科，等. 放礦溜井堵塞問題的處理實(shí)踐及預(yù)防[J]. 黃金，2006，27(8)：5-8.

Mechanism of hanging-up phenomena and its solving countermeasures in transportation of ore pass

LU Zengxiang1,2，ZHANG Zhiqiang1,2，ZHANG Guojian1,2
(1. School of Mining Engineering，University of Science and Technology Liaoning，Anshan 114051，China; 2. Engineering Research Center of Green Mining of Metal Mineral Resources of Liaoning Province，Anshan 114051，China)

Aiming at the problems of blockage of ore-pass transportation in underground mine caused by hanging-up arch, the mechanism of hanging-up phenomena was analyzed. It is considered that the fundamental cause of a hanging-up arch generated in ore-pass is the size of the internal friction between ore and rock particles and the adhesion resistance of fine particles. The following factors play a very important role on hanging-up arch generating, these are the matching relationship between the maximum block size of ore and rock in the ore-pass and the diameter of the ore pass, the content of cohesive powder minerals, the rate of water content of minerals and the size of the diameter of ore pass. Meanwhile, the interlocking force, internal friction and the cohesive force between the coarse and fine particles is enhanced by the action of impact compaction on the surface of material in the orepass when the ore block is falling down and the gravity compaction of material in the orepass. A series of measures on preventing the hanging-up arch generated in ore-pass are proposed from two aspects of the design and the management of ore-pass. It also gives out the common method on the dredging of orepass.

underground mine; ore-pass transportation; hanging-up phenomena; mechanism

2016-10-10

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助(編號：2013BAB02B08)

路增祥(1965-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事金屬礦床地下開采方面的教學(xué)與研究工作，E-mail：zengxiang_lu@sohu.com。

TD853

A

1004-4051(2017)04-0153-05