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专利名称：井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111448976.1

专利申请（专利权）人：河北省矾山磷矿有限公司
权利人地址：河北省张家口市涿鹿县河北省矾山磷矿有限公司

专利发明（设计）人：刘海生,赵鹏,周映辉,边振辉,白树龙,李文华,吕书平,杨继峰,吴旭,张玲飞,董华,巫鹏,王美俊,任世乐,刘卫国,魏希军,周海龙,殷振海,赵欢,杨永宁,白建,任志文,张有发,马彪,陈学丽,张纬国

专利摘要：本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，采用传统的矿石溜放和破碎工艺开采卸矿中段到装矿中段高差小、矿石流动性差的矿体，存在矿仓长度短，角度缓，容量。笫匀欢鸦跋炜尚实任侍。本发明使用底卸式矿车卸矿，采用创新的布置形式，侧向布置破碎硐室进行破碎，充分利用了卸矿标高到装矿标高的有限高差，并在有限的空间内合理布置卸载站、原矿仓、粉矿仓位置，使盲井系统卸矿、提升能力与主井的破碎提升能力相匹配，实现了矿仓容量及矿石处理能力的最大化，有效的解决了卸矿位置到装矿位置高度差小于30米的矿石破碎、矿仓内矿石自然堆积及粘车等问题。

主权利要求：
1.一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，适用于岩体稳固、中段运输卸载位置到竖井提升装矿位置高差小于30米、矿石流动性差、矿石自然安息角小于60度的金属及非金属矿山开采；
其特征在于：包括破碎硐室（6）、原矿仓（4）、卸载站（3）、粉矿仓（8）、计量硐室（10）、用于运载各中段矿石的底卸式矿车；
在最低层开采中段以下竖向设置破碎硐室（6）、粉矿仓（8）、计量硐室（10），在破碎硐室（6）侧部布设卸载站（3），使破碎硐室（6）位于卸载站（3）的排矿口一侧并紧邻卸载站（3）；所述的破碎硐室（6）的底板标高低于卸载站（3）的底板标高，所述的卸载站底板与破碎硐室底板高度差为11～12米，破碎硐室距卸载站的水平距离为4～6米，且破碎硐室（6）长轴方向与卸载站（3）的长轴方向相互平行；
所述的卸载站（3）为底卸式卸载站，与最低层开采中段的运输中段连通，并配合底卸式矿车运载矿石；上部开采中段通过上部中段溜井（1）与卸载站（3）的侧部连通；
在破碎硐室（6）侧部设置原矿仓（4），所述原矿仓（4）的仓体呈60度倾角倾斜布设，其轴线垂直于卸载站（3）长轴方向，所述原矿仓（4）的顶部通过排矿口与卸载站（3）底部连通，原矿仓（4）的底部与破碎硐室（6）侧部连通，且原矿仓距破碎硐室最小距离应大于等于1米；所述的破碎硐室（6）内设置破碎机（7），破碎机（7）的中心线和卸载站（3）的长轴方向相互垂直；所述粉矿仓（8）的仓体成60度倾角倾斜布设，粉矿仓（8）的顶部与破碎硐室（6）的底部连通，粉矿仓底部与计量硐室（10）侧部或顶部连通；所述的破碎硐室底板与计量硐室底板或装矿位置高度差为12～13米；所述的计量硐室（10）与用于矿石提升的盲竖井（13）连接，计量硐室（10）内部设置计量斗（11）；
所述的破碎硐室（6）服务于最低层和以上的开采中段，最低层开采中段的矿石采用底卸式矿车运载由卸载站（3）排矿口直接卸至原矿仓（4）内；上部开采中段的矿石通过底卸式矿车卸到上层开采中段至最低开采中段的上部中段溜井（1）并进入卸载站（3），经排矿口汇入原矿仓（4）内；
进入原矿仓（4）的矿石下行进入破碎硐室（6），破碎后的矿石落入粉矿仓（8），并沿粉矿仓（8）下行进入计量硐室（10），由计量斗（11）称重后装入箕斗（12），沿盲竖井（13）向地表提升。
2.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：位于原矿仓一侧的破碎硐室墙体做加固处理，墙体厚度不小于0.8米。
3.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：所述原矿仓的仓体横截面呈圆形，原矿仓内衬不小于20mm厚的锰钢板加固；原矿仓容积100～
109立方米，墙体用钢筋混凝土浇筑。
4.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：所述粉矿仓的仓体横截面呈圆形，粉矿仓容积75～77立方米。
5.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：所述的破碎硐室规格为长10～15米、宽8～10米，高12～15米，顶板呈拱形。
6.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：所述的破碎硐室设置有一设备大件道（14）及一人行通道（16），设备大件道（14）采用斜井布置连接中段平巷，经中段平巷连接副井；人行通道采用梯子道，由破碎硐室（6）顶部通向中段平巷，用作应急行人和通风。
7.根据权利要求1所述的一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，其特征在于：所述的破碎硐室顶部设有一除尘孔（17），该除尘孔（17）与中段平巷的水仓连接，用于硐室内破碎设备除尘。 说明书 : 井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统技术领域[0001] 本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统，适合于卸矿中段到装矿中段高差小、矿石流动性差的矿体开采。背景技术[0002] 现有技术中地下矿石破碎系统的布置，主要是解决主井、破碎机硐室、上下部矿仓（溜井）、卸矿硐室以及皮带道、计量硐室等工程之间的相互关系；这种相互关系是由两个方向决定的：一个是地下破碎系统中各单项工程在水平方向上的相互位置关系；另一个则是它的各单项工程在垂直方向上的相互位置关系。[0003] 传统的矿石溜放和破碎工艺在矿仓下部布置振动放矿机，采用侧卸式矿车侧向把矿石卸入位于破碎机上部的矿仓，通过放矿机把矿石放入破碎机，破碎后的矿石进入下部矿仓，然后通过装矿皮带装入箕斗进行提升（见附图5～图6），该布置方式的矿仓长轴线与破碎机的中心线在同一铅垂面内（即两者水平投影重合），而且和卸矿长轴线相互平行，对于运输中段卸载位置到竖井提升装矿位置高差较小、矿石流动性差、矿石自然安息角小于矿体，这种结构设置存在开采效率较低的缺陷，具体原因如下：[0004] （1）、由于运输中段的卸矿高度与箕斗的装矿高度固定，且无法调整，导致卸载矿仓的长度短、矿仓底部角度缓，矿仓底部角度通常大约只有35度左右，由于矿石含水粘性大，矿仓内小于60度的矿石几乎不流动，自然堆积在矿仓一侧，大幅缩小了矿仓内的有效容积及有效开口，从而降低了生产效率，卸矿和破碎能力只有45万t/a；[0005] （2）、矿仓长轴线和破碎机的中心线在同一铅垂面内（两者水平投影重合），矿仓靠近破碎室一侧的倾角约为80度，使矿仓的容积受限；[0006] 此外，由于矿石含水粘性较大，侧向卸矿时，矿石粘附在车底，难以完全卸载，实际工作中约占矿车容积的三分之一的矿石长期附着在车底上，大大降低运输效率。[0007] 基于上述原因，经常需通过人工对堆积在矿仓一侧以及粘贴在车底的矿石进行处理，不但增加了人工成本，而且间接的影响了开采效率。发明内容[0008] 针对以上问题，本发明提供一种适用于岩体稳固、中段运输卸载位置到竖井提升装矿位置高差较小、矿石流动性差、矿石自然安息角不超过60度的矿山开采。[0009] 本发明的目的通过以下技术方案实现：[0010] 一种井下紧邻卸载站矿石溜放与破碎系统：适用于岩体稳固、中段运输卸载位置到竖井提升装矿位置高差小于30米、矿石流动性差、矿石自然安息角小于60度的金属及非金属矿山开采；[0011] 技术方案包括破碎硐室、原矿仓、卸载站、粉矿仓、计量硐室、用于运载各中段矿石的底卸式矿车；[0012] 在最低层开采中段以下竖向设置破碎硐室、粉矿仓、计量硐室，在破碎硐室侧部布设卸载站，且使破碎硐室位于卸载站的排矿口一侧并紧邻卸载站；所述的破碎硐室的底板标高低于卸载站的底板标高，破碎硐室长轴方向与卸载站的长轴方向相互平行；[0013] 所述的卸载站为底卸式卸载站，与最低层开采中段的运输中段连通，并配合底卸式矿车运载矿石；上部开采中段通过上部中段溜井与卸载站的侧部连通；[0014] 在破碎硐室侧部设置原矿仓，所述原矿仓的仓体倾斜布设，其轴线垂直于卸载站长轴方向，所述原矿仓的顶部通过排矿口与卸载站底部连通，原矿仓的底部与破碎硐室侧部连通；所述的破碎硐室内设置破碎机，破碎机的中心线和卸载站的长轴方向相互垂直；[0015] 所述粉矿仓的仓体倾斜布设，粉矿仓的顶部与破碎硐室的底部连通，粉矿仓底部与计量硐室侧部或顶部连通；[0016] 所述的计量硐室与用于矿石提升的盲竖井连接，计量硐室内部设置计量斗；[0017] 所述的破碎硐室服务于最低层和以上的开采中段，最低层开采中段的矿石采用底卸式矿车运载由卸载站排矿口直接卸至原矿仓内；上部开采中段（即最低中段以上的各中段）的矿石通过底卸式矿车卸到上层开采中段至最低开采中段的上部中段溜井并进入卸载站，经排矿口汇入原矿仓4内；[0018] 进入原矿仓的矿石下行进入破碎硐室，经破碎机破碎后的矿石落入粉矿仓，并沿粉矿仓下行进入计量硐室，由计量斗称重后装入箕斗，沿盲竖井向地表提升。[0019] 进一步，所述的卸载站底板与破碎硐室底板高度差为11～12米，所述的破碎硐室底板与计量硐室底板或装矿位置高度差为12～13米。[0020] 进一步，所述的破碎硐室距卸载站的水平距离为4～6米，位于原矿仓一侧的破碎硐室墙体做加固处理，墙体厚度不小于0.8米。[0021] 进一步，所述的原矿仓的仓体倾角为60度。[0022] 进一步，所述原矿仓的仓体横截面呈圆形，原矿仓壁距破碎硐室壁最小距离应大于等于1米，且原矿仓内衬不小于20mm厚的锰钢板加固；原矿仓容积100～109立方米，墙体用钢筋混凝土浇筑。[0023] 进一步，所述的粉矿仓的仓体倾角为60度。[0024] 进一步，所述粉矿仓的仓体横截面呈圆形，粉矿仓容积75～77立方米。[0025] 进一步，所述的破碎硐室规格为长10～15米、宽8～10米，高12～15米，顶板呈拱形。[0026] 进一步，所述的破碎硐室设置有一设备大件道及一人行通道，设备大件道采用斜井布置连接中段平巷，经中段平巷连接副井；人行通道采用梯子道，由破碎硐室顶部通向中段平巷，用作应急行人和通风。[0027] 进一步，所述的破碎硐室顶部设有一除尘孔，该除尘孔与中段平巷的水仓连接，用于硐室内破碎设备除尘。[0028] 本发明的有益效果是：[0029] 本发明提供的矿石溜放与破碎系统，涵盖工艺技术和安全保障的整套技术，适用于岩体稳固、卸矿中段到装矿中段高差小、矿石流动性差、卸矿车粘底、矿石自然安息角不超过60度的矿山，使用底卸式矿车卸矿，采用创新的布置形式，侧向布置破碎硐室进行破碎，充分利用了卸矿标高到装矿标高的有限高差，并在有限的空间内合理布置卸载站、原矿仓、粉矿仓位置，使盲井系统卸矿、提升能力与主井的破碎提升能力相匹配，实现了矿仓容量及矿石处理能力的最大化，有效的解决了卸矿位置到装矿位置高度差小于30米的矿石破碎、矿仓内矿石自然堆积及粘车等问题；本发明技术方案在提高矿石破碎效率及提升能力的同时，解决了大块矿石对盲井箕斗的破坏，获得了较大的经济效益和社会效益。[0030] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。附图说明[0031] 图1为本发明矿石溜放与破碎工艺流程示意图（主要反映卸载站、上部矿仓、破碎硐室、下部矿仓以及装矿硐室等工程在垂直立面上的相互关系）；[0032] 图2为本发明破碎硐室和大件道关系图（主要反映破碎硐室大件道、安全出口、以及除尘通道的立面相互关系）；[0033] 图3为本发明破碎硐室、卸载站、安全出口以及除尘孔的平面相互关系图；[0034] 图4为本发明破碎硐室平面示意图；[0035] 图5为传统矿石溜放和破碎系统示意图；[0036] 图6为传统矿石溜放和破碎系统的俯视图。具体实施方式[0037] 图中：1?上部中段溜井，2?上部溜井放矿机，3?卸载站，4?原矿仓，5?给料放矿机，6?破碎硐室，7?破碎机，8?粉矿仓，9?计量放矿机，10?计量硐室，11?计量斗，12?箕斗，13?盲竖井，14?设备大件道，15?中段平巷，16?人行通道，17?除尘孔，18?侧卸式矿车，19?卸载矿仓，20?堆积的矿石。实施例[0038] 本发明矿石溜放与破碎方案适用于岩体稳固、中段运输卸载位置到竖井提升装矿位置高差小于30米、矿石流动性差、矿石自然安息角小于60度的金属及非金属矿山开采。[0039] 矿石溜放与破碎系统包括破碎硐室6、原矿仓4、卸载站3、粉矿仓8、计量硐室10、用于运载各中段矿石的底卸式矿车；[0040] 在最低层开采中段以下竖向设置破碎硐室6、粉矿仓8、计量硐室10，在破碎硐室6侧部布设卸载站3，使破碎硐室6位于卸载站3的排矿口一侧并紧邻卸载站3，破碎硐室6的长轴方向与卸载站3长轴方向相互平行，且破碎硐室6的底板标高低于卸载站3的底板标高。[0041] 所述的卸载站3为底卸式卸载站，卸载站内设有曲轨卸载机构；该底卸式卸载站与最低层开采中段的运输水平连通，上部开采中段通过上部中段溜井1与底卸式卸载站的侧部连通，并在上部中段溜井1末端（即上部中段溜井与卸载站连通处）布设上部溜井放矿机2。[0042] 所述的破碎硐室规格为长10～15米、宽8～10米，高12～15米，其顶板呈拱形；卸载站底板与破碎硐室底板高度差为11～12米，破碎硐室6距卸载站3的水平距离为4～6米。[0043] 在破碎硐室6侧部设置原矿仓4，所述原矿仓4的仓体与水平面呈60度倾角倾斜布设，其轴线垂直于卸载站3长轴方向，所述原矿仓4的顶部通过排矿口与卸载站3底部连通，原矿仓4的底部与破碎硐室6侧部连通，并在原矿仓与破碎硐室连接处设置给料放矿机5。[0044] 所述破碎硐室靠近原矿仓一侧的墙体应做加固处理，墙体厚度不小于0.8米；所述的破碎硐室6内设置破碎机7，破碎机7的中心线和卸载站3的长轴方向相互垂直。[0045] 所述粉矿仓8的仓体倾斜布设，仓体与水平面夹角为60度；粉矿仓8的顶部与破碎硐室6的底部连通，粉矿仓底部与计量硐室10侧部或顶部连通，并在粉矿仓下端与计量硐室的连接处（计量硐室入口）布置计量放矿机9；所述的破碎硐室底板与计量硐室底板或装矿位置高度差为12～13米。[0046] 所述的计量硐室10与用于矿石提升的盲竖井13连接，计量硐室10内部设置计量斗11。[0047] 本实施例中，所述的破碎硐室长10米、宽8.5米，高12米；破碎硐室距卸载站的墙体水平距离为4米（最近距离不得小于4米），位于原矿仓一侧的破碎硐室墙体做加固处理，墙体厚度≥0.8米；所述的卸载站底板与破碎硐室底板高度差为12米，所述的破碎硐室底板与计量硐室底板或装矿位置高度差为13米。[0048] 破碎硐室设有两个安全出口：一设备大件道14及一人行通道16；[0049] 所述的设备大件道14采用倾角为25度的斜井布置，从副井口通过中段平巷连接到破碎硐室，用于下放大件设备、材料及正常行人，并在设备大件道（斜井）内设置轨道提升稳车；[0050] 所述的人行通道采用梯子道，布置在破碎硐室6顶部作为紧急安全出口，由破碎硐室6顶部通向中段平巷，用作应急行人和通风。[0051] 此外，在破碎硐室顶板的另一侧预留一除尘孔17，将破碎机与除尘孔17连接，经除尘孔连通中段平巷的水仓，用于硐室内的破碎设备除尘。[0052] 本实施例原矿仓4的仓体横截面呈圆形，其轴线的水平投影与卸载站长轴线相互垂直，以实现足够的卸矿长度和原矿仓容量的最大化，原矿仓容积100～109立方米，储矿能力约218吨（约为5列车的拉矿量）；原矿仓的墙体用钢筋混凝土浇筑，为了防止卸载站卸矿时矿石冲击和摩擦破坏破碎硐室侧墙，原矿仓距破碎硐室最小距离应大于等于1米，并在原矿仓内衬不小于20mm厚的耐磨锰钢板加固，以确保矿仓和破碎硐室间安全可靠。[0053] 所述粉矿仓8的仓体横截面也设计成圆形，粉矿仓容积75～77立方米，储矿能力为约154吨，能够满足盲井箕斗提升30次。[0054] 本发明矿石溜放与破碎工艺的破碎系统服务于最低层及以上的开采中段，最低层开采中段的矿石采用底卸式矿车运载由卸载站3排矿口直接卸至原矿仓4内；上层各开采中段通过上部中段溜井1连通至最低开采中段，上部开采中段的矿石由底卸式矿车卸载到上部中段溜井1，沿溜井下行并通过溜井末端的上部溜井放矿机2控制性的卸入卸载站3，经排矿口汇入原矿仓4内；本实施例中各中段均采用底卸式矿车进行卸载作业，有效的避免了矿石粘附车底，大幅提高了卸矿效率。[0055] 进入原矿仓4的矿石沿仓体下行，通过位于原矿仓下端的给料放矿机5控制性放入位于最低层中段的破碎硐室6进行破碎，经破碎机7破碎后的矿石落入粉矿仓8，并沿粉矿仓8下行经计量放矿机9放矿进入计量硐室10，再通过计量斗11称重后装入箕斗12，沿盲竖井13向地表提升。[0056] 与传统矿石溜放和破碎工艺相比，本发明技术方案紧邻卸载站侧施工破碎硐室，合理分布地下破碎系统中各单项工程的空间位置关系，有效的增大了矿仓的仓体倾角，解决了卸载矿仓的长度短、仓底部角度缓导致矿石自然堆积影响生产效率等问题，使卸矿及破碎能力从现有技术的45万t/a提升到120万t/a，实现了盲井系统卸矿、提升能力和主井破碎及提升能力最佳匹配。[0057] 本发明工艺的所有作业都是在支护体下作业，保证施工安全：[0058] ①、首先根据破碎机规格、天车规格等确定出破碎硐室的长度、宽度、高度，然后通过岩石力学性质进行数值模拟计算，验证破碎硐室最大跨度和允许暴露的最大面积，硐室规格确定后，按照矿石自然安息角60度来确定矿仓角度，以此确定了硐室的布置位置和标高，均匀分布原矿仓和粉矿仓的容积，从而确定了此工艺布置形式。[0059] ②、采用岩体加固技术，卸载站基坑和破碎硐室开挖形成大跨度拱的支护工艺，开挖前采用水泥浆长锚索对顶板岩体进行以预加固，预加固后开挖卸载站基坑和破碎硐室顶部，开挖后然后采用中间施工隔梁的措施把破碎硐室和卸载站隔开，以缩小开挖的跨度。卸载站一侧施工平行的树脂长锚索加固顶板；破碎硐室一侧采用4米长砂浆锚杆按照1m×1m网度加固顶板，确保施工安全。[0060] ③、大跨度硐室分段开挖分段浇筑工艺。破碎硐室10米长，分三次浇筑拱顶，先从溜井侧开挖、支护，然后施工中间部分，最后施工原岩一侧，每次施工3.0～3.5米。[0061] ④、破碎硐室内从上向下施工工艺，先开挖和支护拱顶，然后向下边开挖边支护。拱顶配筋和顶板施工的锚杆连接，悬吊拱顶部分的混凝土。在顶板的保护下，然后依次向下开挖硐室墙部分。[0062] ⑤、在紧邻卸载站侧施工破碎硐室，有效地解决了卸载水平和装矿水平只有20米高差的破碎问题。[0063] ⑥、应用数码电子雷管和爆破振动测试仪，采用高精度数码电子雷管对硐室采用控制爆破技术进行开挖，并定期采用爆破振动测试仪测试爆破振动，有效的控制单响药量，避免了硐室开挖对周围主溜井和盲竖井的影响，保证了安全施工。[0064] ⑦、应用空区扫描仪，采用VS150?MK3三维激光扫描仪对开挖轮廓进行扫描，准确计算开挖体积，以及和周边工程岩体厚度，对支护厚度进行调整。[0065] 最后应当说明的是：以上实施例用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员对实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质，均应涵盖在本发明所要求保护的范围之内。

专利地区：河北

专利申请日期：2021-12-01

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN114109485B