吳 偉

(大冶有色金屬公司銅綠山礦， 湖北大冶市 435101)

銅綠山礦三期工程設(shè)計與建設(shè)

吳 偉

(大冶有色金屬公司銅綠山礦， 湖北大冶市 435101)

銅綠山礦是大冶有色公司的主力礦山，－365 m中段及以上所剩礦量不多，急需開拓下部中段的礦量進(jìn)行補(bǔ)充，為此，進(jìn)行了三期工程設(shè)計與建設(shè)。三期工程是二期工程的接續(xù)工程，設(shè)計規(guī)模為2500 t/d，最低生產(chǎn)中段為－725 m中段。三期工程的開拓系統(tǒng)經(jīng)過多方案比較后確定為延深現(xiàn)有副井、新掘盲主井的方案。

銅綠山礦;三期工程;盲主井;溜破系統(tǒng);采準(zhǔn)工程

1 概況

銅綠山礦1998年底二期工程全面建成投產(chǎn)后，生產(chǎn)能力明顯提升，至2003年，全礦平均日產(chǎn)礦石量達(dá)3695 t，其中地采2364 t/d，露采1331 t/d;年產(chǎn)礦山銅穩(wěn)定在10000～12000 t。鑒于2002年以后銅綠山礦南露天開采能力將消失，而其地采－185，－245 m中段已轉(zhuǎn)入殘采;－305，－365 m中段的可采面積縮小，可采礦量銳減，無法滿足礦山可持續(xù)發(fā)展的需要，采取措施向深部延深開采迫在眉睫，大冶有色公司從2003年開始組織討論、論證、設(shè)計銅綠山礦三期工程即二期的延深接替工程建設(shè)方案。

2 設(shè)計

2．1 開拓方案的比較與確定

根椐銅綠山礦礦床賦存條件及其地采采礦方法和生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合現(xiàn)有開拓系統(tǒng)，可供選擇的三期工程開拓方案有5個，各方案的優(yōu)缺點見表1。

表1 三期工程開拓方案比較

經(jīng)反復(fù)比較、論證，方案1、方案2和方案3都 不予推薦;方案4的工程投資和單位礦石生產(chǎn)成本均比方案5低，方案4優(yōu)于方案5。在此期間，大冶有色公司于2004年1月委托中國有色工程設(shè)計研究總院進(jìn)行銅綠山礦三期工程開拓方案研究工作。同年4月，中國有色工程設(shè)計研究總院提交的《銅綠山礦－365 m以下深部礦體開拓方案》初步意見，經(jīng)大冶有色公司討論研究，同意按該院推薦的“延深副井、新掘盲主井、深部設(shè)破碎系統(tǒng)”方案即方案4實施。

2．2 設(shè)計依據(jù)及基本原則

開拓方案確定后，中國有色工程設(shè)計研究總院于2004年6月完成了銅綠山礦－365 m以下深部開采工程的全面設(shè)計。

2．2．1 設(shè)計依據(jù)

銅綠山礦三期工程設(shè)計，主要依據(jù)大冶有色公司的《設(shè)計委托書》，及其所提供的地質(zhì)資料。根據(jù)地質(zhì)資料，銅綠山礦－365 m以下探明和控制的礦石儲量為13889772 t，銅品位1%，銅金屬量139368 t，鐵品位 25．36%，金品位 0．82 g/t，銀品位 5．79 g/t。此外，還有推斷資源量 1970730 t，銅品位0．82% ，銅金屬量 16234 t。

設(shè)計過程中，還綜合考慮了銅綠山礦現(xiàn)有地采生產(chǎn)能力、生產(chǎn)條件以及礦山持續(xù)發(fā)展等各方面因素。三期工程是在二期深部開采工程基礎(chǔ)上向下延深。30多年，特別在二期深部開采工程投產(chǎn)以來，已經(jīng)形成了1套較為完備的供水、供電、交通運(yùn)輸系統(tǒng)，為三期工程建設(shè)和生產(chǎn)提供了有利條件。

2．2．2 設(shè)計基本原則

根據(jù)銅綠山礦－365 m以下礦體開采技術(shù)條件及設(shè)計規(guī)范要求，確定了三期工程設(shè)計的基本原則主要有:

(1)盡管－365 m標(biāo)高以下各個中段的礦量越來越少，但應(yīng)盡量維持和上部坑采相同的生產(chǎn)規(guī)模，使礦石產(chǎn)量不減少;

(2)對開拓方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，盡量減少基建對現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的影響;

(3)由于礦量減少，中段高度宜相應(yīng)加大(主要指運(yùn)輸水平);

(4)采礦方法應(yīng)選用高效率的采礦方法，減少掘進(jìn)工作量。

2．3 三期工程設(shè)計主要內(nèi)容

2．3．1 建設(shè)規(guī)模和服務(wù)年限

銅綠山礦二期工程地采的生產(chǎn)規(guī)模為2500 t/d，－365 m以下的各中段礦量減少，除個別中段能達(dá)到2500 t/d外，其余中段均達(dá)不到設(shè)計要求，為了保持礦石產(chǎn)量的持續(xù)穩(wěn)定，可在－425 m中段生產(chǎn)結(jié)束后，其下部中段可采用2個中段同時生產(chǎn)以維持地采2500 t/d的生產(chǎn)能力，因此，三期工程生產(chǎn)規(guī)模仍按日產(chǎn)礦石2500 t設(shè)計。

三期工程按 60 m中段高度設(shè)計了 －425，－485，－545，－605，－665 m 和 －725 m 6個中段。自－365 m至－725 m探明儲量3301077 t，控制儲量8215827 t，控制儲量的90%作為設(shè)計利用儲量，按地采2500 t/d的生產(chǎn)規(guī)模，考慮采礦礦石的損失貧化后，礦山可服務(wù)17 a。

2．3．2 新掘盲主井和延深副井

盲主井位于原二期工程主井附近，盲主井從－365 m水平至－862 m水平標(biāo)高，井深497 m;井筒直徑4．5 m，井壁采用300 mm厚的砼支護(hù)。在－365 m水平掘砌盲主井提升機(jī)硐室，安裝1臺JKM－2．8×6(Ⅲ)多繩提升機(jī)。盲主井提升系統(tǒng)采用單箕斗帶平衡錘的提升方式。經(jīng)破碎后的礦石由設(shè)在－812 m的裝礦皮帶和計量漏斗裝入箕斗，經(jīng)盲主井提升系統(tǒng)提升至－425 m水平轉(zhuǎn)運(yùn)至原二期工程主井轉(zhuǎn)載倉，再由現(xiàn)有主井提升到地表。廢石提升與礦石提升交叉作業(yè)，廢石由廢石溜井運(yùn)至箕斗提升到地表。

二期工程建成的副井，由－531 m水平延深至－893 m水平，共延深362 m;井筒直徑5．5 m，井壁采用350 mm厚的砼支護(hù)。副井延深后，自地表至－893 m全部采用鋼罐道，以提高其提升系統(tǒng)的運(yùn)行速度和提升能力。

2．3．3 深部溜破系統(tǒng)

銅綠山礦三期工程深部溜破系統(tǒng)主要包括:－785 m水平掘砌坑內(nèi)破碎硐室以及原礦倉和2個成品礦倉，安裝1臺900 mm×1200 mm低矮式顎式破碎機(jī)，采用重板給礦機(jī)給礦;－812 m水平掘砌皮帶道，安裝尼龍帆布輸送帶，將破碎的礦石運(yùn)至盲主井計量漏斗。

2．3．4 深部排水及供電

三期工程設(shè)計深部坑道排水采取接力排水的方式，即在－725 m中段新設(shè)水泵房，安裝4臺1580－65－160A水泵，將坑內(nèi)水抽排到－365 m中段，再由二期工程建成的水泵房接力排出地表。

在－725 m中段掘砌中央變電所，安裝4臺干式變壓器，負(fù)責(zé)對－545 m中段及其以下各中段的生產(chǎn)供電。

2．4 XI1礦體開采工程設(shè)計

實施危機(jī)礦山接替資源勘查過程中，在銅綠山礦區(qū)邊深部發(fā)現(xiàn)Ⅺ1號礦體，探獲其332+333銅金屬資源量151428．12 t，平均品位1．49%。其中332資源量67426．73 t，平均品位1．35%，占該礦體總資源量的44．53%;333 資源量 84001．39 t，平均品位1．63%。Ⅺ1號礦體開發(fā)前景可觀。

大冶有色公司于2009年9月啟動了銅綠山礦XI1礦體開采工程的研究、設(shè)計工作，并將該工程列入公司投資計劃;同時，向中國恩菲工程技術(shù)有限公司提交了銅綠山礦邊深部開采工程設(shè)計委托書。中國恩菲工程技術(shù)有限公司從2010年3月份開始，對銅綠山礦邊深部開采工程進(jìn)行可行性研究和開采方案設(shè)計。

3 三期工程建設(shè)

3．1 井筒掘砌

(1)盲主井系統(tǒng)掘砌。首先在－365 m掘進(jìn)盲主井提升機(jī)硐室，開工時間為2005年12月底，2009年9月，盲主井提升機(jī)硐室工程結(jié)束。然后開始掘砌施工－365～－862 m盲主井井筒。2009年12月28日，盲主井提升機(jī)硐室掘砌最終完工，至此，盲主井系統(tǒng)的掘砌任務(wù)已全部完成。

(2)副井延深系統(tǒng)掘砌。自－531 m向下延深362 m的副井井筒，于2008年1月8日開工，2009年1月9日完工。

(3)深部溜破系統(tǒng)掘砌。深部溜破系統(tǒng)的掘砌工程于2005年12月動工，2009年7月完成了－785 m破碎硐室、原礦倉和2個成品礦倉以及－812 m皮帶道掘砌;2010年1月完成了－605 m以上礦石溜井、廢石溜井以及－605 m礦石卸載、倒運(yùn)系統(tǒng)的掘砌工程。

3．2 井筒安裝

2009年5月，開始安裝副井井筒裝備，副井井筒裝備包括罐道、罐籠、配重塊、信號等的安裝。其中罐道安裝還包括將井口至－531 m原木罐道改裝為鋼罐道。于2010年5月12日試車成功，正式投入運(yùn)行，改裝后大大提高了罐籠運(yùn)行速度(設(shè)計提升人員5 m/s、提升物料7 m/s)。

盲主井井筒裝備安裝于2009年8月開始，2009年10月安裝完了－365 m中段以下的井筒裝備;盲主井提升機(jī)設(shè)備的安裝始于2010年1月，2010年4月23日基本結(jié)束，盲主井系統(tǒng)的安裝工程2010年6月全面完成并投入使用。

溜破系統(tǒng)的設(shè)備安裝從2009年10月開始，2010年3月底完成了該系統(tǒng)各種設(shè)備的安裝和調(diào)試工作，2010年6月22日經(jīng)竣工驗收交付使用。

3．3 －425 m中段開拓工程

－425 m中段開拓工程于2005年12月動工，到2009年12月完成了－425 m中段Ⅲ號礦體分段平巷及采場聯(lián)絡(luò)道的開拓和采準(zhǔn)。2010年7月，－425 m中段Ⅲ號礦體投產(chǎn)出礦。

－425 m中段Ⅳ號礦體，截止2010年10月，1，4分段采準(zhǔn)分段平巷及采場聯(lián)絡(luò)道已基本完成(Ⅳ3礦體一分段采準(zhǔn)工程因設(shè)計發(fā)生變更除外)，2，3分段除部分通往采場聯(lián)絡(luò)道和極少部分的分段平巷工程尚未完工(工程量6000 m3左右)，大部分采準(zhǔn)工作已施工完畢。

3．4 完成工程量情況

銅綠山礦三期工程自2005年12月動工基建，截止2010年10月累計完成工程量為:掘進(jìn)量23491 m，280813 m3;支護(hù)量20559 m3。

4 三期工程建設(shè)效果

(1)產(chǎn)量銜接方面。銅綠山礦2010年礦山銅任務(wù)為10000 t，其中坑采擔(dān)負(fù)7800 t礦山銅任務(wù)。投入開采的－425 m中段Ⅲ號礦體，以800～1000 t/d的出礦能力彌補(bǔ)－305 m和－365 m中段部分采場能力的消失，由此可見隨著三期工程逐步建設(shè)和發(fā)展，在今后生產(chǎn)和任務(wù)中，三期工程將越來越發(fā)揮其重要作用。

(2)資源量方面。從－365 m和－425 m 2個中段的探礦工程來看，三期工程資源量效果比預(yù)計的要好，從－425 mⅢ號礦體比原勘探結(jié)果變得厚大，礦石品位也有增高，使－425 mⅢ號礦體新增采場3個，可采面積增加1200 m2。同樣在位于－425 m中段最北端Ⅳ3礦體，通過中段開拓施工和水平鉆探礦，礦體面積由原來2370 m2增至8000 m2。

5 結(jié)束語

銅綠山礦的資源是非常有限的，深部開采條件越來越差(如地壓越來越大、地溫升高)，地質(zhì)品位起來越低，因此礦山應(yīng)盡早尋求新的礦產(chǎn)資源。同時隨著開采深度的增加，應(yīng)開展相應(yīng)的科研工作，如地壓問題、井下溫度的問題、通風(fēng)問題、井下支護(hù)問題等方面的研究試驗，以便為安全生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

［1］ 中國有色工程設(shè)計研究總院．大冶有色金屬公司銅綠山礦銅鐵礦三期工程方案設(shè)計［R］．北京:中國有色工程設(shè)計研究總院，2004．

［2］ 采礦工程設(shè)計專家組．當(dāng)代世界采礦工程設(shè)計施工創(chuàng)新技術(shù)與裝備［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2007．

［3］ 《采礦設(shè)計手冊》編委會．采礦設(shè)計手冊(井巷工程卷)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987．

［4］ 北京有色冶金設(shè)計研究總院．大冶有色金屬公司銅綠山礦二期工程修改初步設(shè)計［R］．北京:北京有色冶金設(shè)計研究總院，1992．

［5］ 于金吾，李 安．現(xiàn)代礦山采礦新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書［M］．北京:當(dāng)代中國音像出版社，2003．

［6］ 王惠英，羅典平．振動出礦技術(shù)應(yīng)用［M］．長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1996．

2010－11－25)

吳 偉(1964－)，男，湖南衡陽人，工程師，主要從事采礦工程技術(shù)研究工作，Email:1290246192@qq．com。