地下破碎硐室：定义与核心功能——黑金刚播报
发布时间：
2025-11-12
地下破碎硐室：定义与核心功能
在地下采矿作业中，地下破碎硐室是专门设置的，用于集中进行采场大块二次破碎的关键场所。它就像是矿山的“咽喉要道”，在整个采矿流程里扮演着不可或缺的角色。在地下开采时，爆破后的矿石常常会产生一些大块，这些大块矿石如果直接运输，会给后续的提升、运输系统带来极大的麻烦，甚至可能导致运输堵塞、设备损坏等问题。这时候，地下破碎硐室就派上用场了。它的主要作用，就是通过特定的破碎设备，将这些大块矿石进行二次破碎，使其粒度符合后续提升、运输系统的要求，一般来说，在硐室内将矿石破碎后的粒度不大于350毫米，以满足箕斗提升或胶带运输的要求，从而保障整个采矿作业能够顺畅进行。
从功能方面来讲，地下破碎硐室的核心任务是高效、安全地完成矿石的二次破碎。在这个过程中，需要对破碎设备进行合理选型和布局，以确保破碎效果和生产效率。常见的破碎设备有颚式破碎机、旋回破碎机等。同时，还要考虑到硐室的通风、排水、支护等配套设施的建设，为破碎作业提供良好的工作环境，保障人员和设备的安全。比如，良好的通风系统能够及时排出破碎过程中产生的粉尘和有害气体，减少对操作人员健康的影响；稳固的支护结构则能防止硐室坍塌，确保作业的安全进行。
显著优势与挑战：地下破碎的双面性
三大核心优势，赋能高效采矿
相较于传统的采场出矿时二次爆破破碎，地下破碎硐室将破碎作业集中化、机械化，大幅减少现场爆破次数与耗时。以某大型金属矿山为例，在引入地下破碎硐室前，采场二次爆破需频繁中断出矿作业，平均每班次仅能出矿500吨左右。而采用地下破碎硐室后，通过颚式破碎机与旋回破碎机等设备的连续作业，每班次出矿量提升至800-1000吨，出矿效率显著提高，有效提升了采场生产能力，为矿山的规模化开采提供了有力支持。
采场二次爆破需频繁使用炸药，存在飞石、炮烟中毒等安全隐患。我曾参与的一个矿山项目，就因采场二次爆破时飞石击中设备，造成了严重的经济损失。而地下破碎硐室将破碎作业转移至专门硐室，减少人员与爆破作业的直接接触，同时避免爆破振动对采场围岩稳定性的影响，从源头降低安全风险。硐室内还可以配备完善的安全防护设施，如通风系统、降尘装置等，为作业人员提供更加安全的工作环境。
通过控制破碎粒度，确保矿石符合箕斗提升或胶带运输的要求，减少因块度不均导致的提升设备磨损与运输效率损耗，实现矿山物流系统的高效衔接。在实际生产中，我们发现经过地下破碎硐室处理后的矿石，运输过程更加顺畅，设备故障率明显降低，不仅提高了运输效率，还降低了设备维护成本，从而实现了资源的优化利用。
三大现实挑战，需针对性应对
破碎硐室需开凿大断面硐室，其宽度和高度需满足设备安装与检修需求。例如，某矿山的地下破碎硐室，宽度达到8-10米，高度为6-8米，这样的大断面硐室施工难度大，成本高。此外，还需配套卸载硐室、矿仓、通风巷道等附属设施，初期基建工程量较地面破碎站增加30%-50%，投资成本显著上升。这对于一些资金紧张的矿山企业来说，是一个不小的挑战。
地下封闭环境中，破碎作业产生的粉尘易积聚，且机械振动与设备运行会加剧粉尘扩散。若通风系统设计不当，可能导致硐室粉尘浓度超标，影响作业人员健康与设备寿命。曾经有一座矿山就因为通风系统不完善，导致硐室内粉尘浓度长期超标，许多作业人员患上了尘肺病，设备也因粉尘侵蚀而频繁损坏。为了解决这个问题，需配备专用除尘设备与独立通风系统，如安装大功率的通风机、设置有效的除尘装置等，以确保硐室内的空气质量符合安全标准。
井下潮湿、多尘的环境加速设备老化，且破碎硐室空间有限，大型设备检修需依赖行车等辅助工具，维修便利性远低于地面设施。设备故障可能导致整个采区生产中断，对运维技术与备件储备要求极高。我在工作中就遇到过因为设备故障，导致整个采区停产两天的情况，给矿山带来了巨大的经济损失。因此，矿山企业需要建立完善的设备管理制度，加强设备的日常维护和保养，同时储备足够的备件，以应对设备突发故障。
布置形式解析：因地制宜的工程选择
分散旁侧式：灵活适配分散采矿区域
分散旁侧式的布置形式，是在各采区旁侧独立设置破碎硐室，这些硐室主要服务于单个或相邻采场。这种布置方式就像是在各个采矿区域的“家门口”设置了一个小型破碎站，能够就近处理矿石，极大地减少了短途运输距离。以某小型铅锌矿为例，该矿山矿体分散，呈多个小矿脉分布，且阶段高差较大。采用分散旁侧式布置后，在每个矿脉附近设置破碎硐室，矿石开采后能迅速被运输至附近硐室进行破碎，有效解决了长距离运输带来的成本高、效率低等问题，非常适应矿体分散、阶段高差大的矿山开采需求，也常用于中小型矿山或矿体走向长、分段开采的项目中。
集中旁侧式：规模化生产的效率之选
集中旁侧式，是在主溜井或主运输巷道旁侧集中布置破碎硐室，其服务范围覆盖多个采区或中段。这种布置方式如同将多个小型破碎站整合为一个大型的集中破碎中心，各个采区的矿石都被运输到这里进行集中破碎。大型铜矿山多采用这种布置形式，由于年产量大、采区集中，通过集中旁侧式布置，多个采区的矿石经主溜井或主运输巷道汇集至集中破碎硐室，共享破碎设备与附属设施，实现了规模化作业。不仅降低了单位矿石破碎成本，还便于对设备和生产进行统一管理，提高了生产效率，是年产量大、采区集中的大中型矿山的理想选择。
矿体下盘集中式：稳固性优先的工程布置
矿体下盘集中式布置，是将破碎硐室设置于矿体下盘稳固岩层中，且要远离断层、破碎带与含水区域。这种布置方式的核心考量是利用下盘围岩的稳定性，为破碎硐室提供坚实的支撑，减少硐室支护成本，保障其长期稳定运行。某大型金矿在采用矿体下盘集中式布置时，通过详细的地质勘探，确定了下盘稳固岩层的位置，将破碎硐室布置在此处。虽然需要通过溜井或运输巷道与各中段采场连接，增加了一定的工程难度，但有效利用了下盘围岩的稳定性，减少了支护成本，保障了破碎硐室的安全运行。不过，这种布置方式对岩层地质条件要求较高，在选择时需要进行充分的地质勘察和论证。
系统构成与关键设备：地下破碎的“硬核”支撑
核心工艺系统组成
卸载硐室是矿石进入破碎流程的“入口”，在这里，从采场运输而来的矿石完成卸矿过程。给矿设备则像是一位精准的“输送员”，通过闸门的开合控制，以及板式给矿机或振动放矿机的稳定运行，将矿石均匀、连续地输送至后续的破碎设备。板式给矿机结构坚固，能够适应大块矿石的给料需求，运行稳定可靠；振动放矿机则凭借高效的振动原理，实现了快速、均匀的给料。在实际运行中，给矿设备的稳定运行至关重要，它直接影响着破碎设备的工作效率。如果给矿不均匀，就可能导致破碎设备出现堵塞、过载等问题，影响整个破碎流程的顺畅进行。
破碎设备是地下破碎硐室的“核心大脑”，主流设备包括颚式破碎机和旋回破碎机。颚式破碎机适用于中碎环节，能够处理块度≤1200毫米的矿石，其结构简单，工作可靠，通过动颚的周期性摆动对矿石进行挤压、弯折和劈裂破碎。旋回破碎机则更擅长粗碎，可处理块度≤1500毫米的矿石，它通过偏心轴套的旋转，带动可动锥做圆锥运动，对矿石进行连续的挤压和研磨，具有破碎腔深、生产能力大、产品粒度均匀等优点。为了进一步提高破碎效率，在破碎设备前通常会配备固定筛，对矿石进行预筛分，将合格粒度的矿石提前筛出，避免其进入破碎设备，从而减少破碎设备的无效工作，提高整体破碎效率。
破碎后的矿石需要一个“临时落脚点”，下部矿仓就承担了这个角色，它用于暂存破碎后的矿石。为了精确控制矿石的提升量，会配备计量装置，如电子皮带秤，它能够实时监测和记录矿石的重量，为后续的生产调度提供准确的数据支持。经计量后的矿石，会通过箕斗或胶带输送机提升至地表。箕斗提升具有提升速度快、运输能力大的优点，适用于大型矿山；胶带输送机则具有运输连续、可靠性高的特点，在一些产量较大、运输距离较长的矿山中应用广泛。此外，部分矿山还会配置行车，用于设备的检修与更换，确保在设备出现故障时能够及时进行维修，减少停机时间，保障生产的连续性。
硐室工程设计要点
地下破碎硐室所处的地质环境复杂，地压、爆破振动等因素时刻威胁着硐室的安全。因此，支护结构的设计至关重要。在一般情况下，会采用钢筋混凝土整体支护或喷锚网支护。钢筋混凝土整体支护就像是给硐室穿上了一层坚固的“铠甲”，能够有效地承受地压和振动荷载；喷锚网支护则通过锚杆、钢筋网和喷射混凝土的协同作用，增强围岩的自稳能力，将围岩与支护结构紧密结合为一个整体。而在高应力区域，还会增加锚索加固，锚索就像一根根坚固的“锚索桩”，深入围岩内部，提供强大的锚固力，进一步确保硐室的抗振动与长期稳定性。
通风系统是地下破碎硐室的“呼吸系统”，它的设计直接关系到作业人员的健康和设备的正常运行。由于破碎作业会产生大量的粉尘，若不及时排出，会对人员的呼吸系统造成严重损害，同时也会影响设备的使用寿命。因此，需要设置独立的排风巷道，配备大功率的轴流风机，形成强大的通风动力，将新鲜空气引入硐室，并将含尘废气排出。为了有效降低粉尘浓度，还会安装布袋除尘器，对排出的废气进行净化处理，确保粉尘浓度≤2mg/m³，满足职业健康标准，为作业人员创造一个安全、健康的工作环境。
工程案例：某矿溜破系统的全流程解析
以某金属矿为例，其溜破系统沿-230m至-509m中段布置，核心流程如下：
1.卸矿环节：-230m、-270m中段矿石经卸矿硐室倒入主溜井，通过溜井自重下放至-380m破碎硐室。
2.破碎处理：矿石经固定筛筛分，大块进入颚式破碎机破碎，合格矿石落入下部矿仓。
3.提升运输：-459m计量硐室精准控制给矿量，通过皮带道输送至-480m主井井底，由箕斗提升至地表。该系统通过集中旁侧式布置，实现单日处理矿石1.2万吨，较传统采场破碎效率提升40%，但需注意-380m中段联络道的通风优化与设备定期巡检。
实践启示：地下破碎硐室的设计与运营要点
科学选址，筑牢稳定根基
在地下破碎硐室的建设中，选址是首要关键环节。应优先避开地质薄弱带，如断层、破碎带等区域，因为这些地方的岩石稳定性差，地压活动频繁，容易导致硐室坍塌、变形，威胁设备和人员安全。以某矿山为例，在初期建设时，由于选址不当，靠近了一条小型断层，在硐室运营后不久，就出现了顶板局部坍塌的情况，不仅造成了设备损坏，还导致了长时间的停产整顿。因此，在选址时，必须借助详细的地质勘探，获取准确的地质数据，为选址决策提供科学依据。同时，应尽量靠近主井或主运输巷道，这样能够缩短矿石转运距离，减少运输成本和时间，提高整体生产效率。
精准选型，适配矿石特性
设备选型直接关系到破碎效率和生产成本。矿石硬度是选型的重要依据，一般来说，普氏系数f=8-20的矿石属于硬岩，对于这类硬岩，旋回破碎机是较为理想的选择，它的破碎力强大，能够有效地处理大块硬岩，保障粗碎环节的高效运行。而对于中硬岩（普氏系数f=3-8），颚式破碎机则能发挥其结构简单、工作可靠的优势，实现稳定的中碎作业。在某石英石矿山，由于矿石硬度较高（普氏系数f约为15），最初选用了不适合的反击式破碎机，导致设备磨损严重，维修频繁，生产效率低下。后来更换为旋回破碎机后，破碎效果得到了显著改善，设备故障率大幅降低。
智能升级，引领高效运维
随着科技的不断进步，智能化升级已成为地下破碎硐室发展的必然趋势。引入振动监测系统，能够实时捕捉设备的振动数据，通过对这些数据的分析，及时发现设备的潜在故障隐患，如轴承磨损、部件松动等。粉尘浓度实时监控系统则能对硐室内的粉尘浓度进行24小时不间断监测，一旦浓度超标，立即启动相应的降尘措施，保障作业人员的健康。结合PLC自动化控制技术，可实现破碎过程的远程调控，操作人员在地面控制中心就能对设备的运行参数进行调整，如给矿速度、破碎力度等，同时还能实现故障预警功能，当设备出现异常时，系统会立即发出警报，通知维修人员进行处理，大大提高了生产的安全性和稳定性。
结语
地下破碎硐室是现代矿山高效生产的重要标志，其设计与应用需在效率、安全与成本之间寻求最优解。
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