葛文杰

(長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

廣西某錫礦礦區(qū)屬中低山地形，標(biāo)高623.2～932.7 m，山脈一般呈NW—SE向延伸，地勢南低北高，溝壑縱橫，切割較劇，地表水系不發(fā)育。該礦山為一座開發(fā)近20 a的老礦山，由于前期建設(shè)中采用邊探邊采形式，因此開拓方式采用盲斜井多段接力提升，從而導(dǎo)致礦石、廢石、人員、設(shè)備、材料需要進(jìn)行3～4級(jí)接力提升方可到達(dá)地表(或工作面)，生產(chǎn)效率極低、成本高、管理難度非常大，通風(fēng)困難，人員工作環(huán)境差。近年來，礦區(qū)深部-250～-400 m水平探明了大量礦體，能夠滿足礦山正常生產(chǎn)10 a?？紤]到新探明的礦體埋深超過千米，為對(duì)該類礦體進(jìn)行安全高效開采，對(duì)開拓系統(tǒng)進(jìn)行改造勢在必行。本研究結(jié)合該礦深部開拓現(xiàn)狀、礦山交通、地形地貌、經(jīng)濟(jì)性等因素對(duì)深部礦體的開拓方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)選。

1 開拓方案設(shè)計(jì)

根據(jù)礦山現(xiàn)狀及相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1-5]，考慮到深部采深已經(jīng)達(dá)到1 000 m左右，屬于深井開采，本研究設(shè)計(jì)了4種開拓方案：方案Ⅰ，新建組合井開拓方案；方案Ⅱ，盲組合井開拓方案；方案Ⅲ，明箕斗井、盲組合井聯(lián)合開拓方案；方案Ⅳ，盲斜井方案。

1.1 方案Ⅰ

方案Ⅰ采用組合豎井開拓方式(圖1)，井筒布置于擬建選廠的藥劑制備車間附近，井筒口坐標(biāo)為X=2 746 699.810 m、Y=36 457 721.530 m、Z=721 m(圖2)。

1.2 方案Ⅱ

圖1 方案Ⅰ開拓系統(tǒng)示意

圖2 新建組合井位置示意

為節(jié)省工程量，充分利用原有設(shè)施，方案Ⅱ中井筒布置于200 m中段(礦體端部南側(cè))，井筒口坐標(biāo)為X=36 458 214.350 m、Y=2 747 463.110 m、Z=200 m。井筒凈直徑5.5 m，最低生產(chǎn)中段位于-399.82 m 水平(采礦證最低標(biāo)高)，皮帶裝礦水平位于-430 m 標(biāo)高，井底標(biāo)高-470 m，井深725 m。組合井內(nèi)布置1套箕斗和罐籠互為配重的提升系統(tǒng)，箕斗擔(dān)負(fù)全礦礦石(1 000 t/d)、廢石(150 t/d)提升任務(wù)，罐籠擔(dān)負(fù)人員、材料設(shè)備提升任務(wù)。設(shè)計(jì)在-200，250，-300，-399 m中段設(shè)置單面馬頭門。-250，-300，-350 m中段礦石、廢石通過溜井下放至-430 m皮帶裝礦中段，由箕斗提升至200 m 中段后，通過電機(jī)車運(yùn)輸，卸至2#盲斜井附近的溜井，由現(xiàn)有的2#盲斜井+探采斜井接力提升出地表。人員、材料等通過現(xiàn)有罐籠井(六大隊(duì))→200 m運(yùn)輸巷道→盲組合井到達(dá)各中段(圖3)。

1.3 方案Ⅲ

為減少200 m中段的主提升環(huán)節(jié)，方案Ⅲ將2#盲斜井+探采斜井的接力方式變更為箕斗井提升方式[6-8]。該方案擬采用明箕斗井、盲組合井聯(lián)合開拓方式，明箕斗井井筒布置于擬建選廠的藥劑制備車間附近，井筒口坐標(biāo)為X=2 746 699.81 m、Y=36 457 721.53 m、Z=721 m。井筒凈直徑4 m，最低服務(wù)中段為200 m轉(zhuǎn)運(yùn)中段，皮帶裝礦水平位于170m標(biāo)高，井底標(biāo)高130m，井深591m。箕斗井內(nèi)布置1套箕斗和平衡錘互為配重的提升系統(tǒng)，箕斗擔(dān)負(fù)全礦礦石(1 000 t/d)、廢石(150 t/d)提升任務(wù)，原罐籠井(六大隊(duì))擔(dān)負(fù)人員、材料設(shè)備提升任務(wù)(圖4)。

圖3 方案Ⅱ開拓系統(tǒng)示意

圖4 方案Ⅲ開拓系統(tǒng)示意

1.4 方案Ⅳ

礦區(qū)原7#盲斜井已開拓至-250 m中段，據(jù)實(shí)測已經(jīng)偏離了主礦體。方案Ⅳ設(shè)計(jì)在-250 m中段新建1條9#盲箕斗斜井來接替7#盲斜井，擔(dān)負(fù)-200 m 中段以下1 000 t/d礦石提升任務(wù)，提升機(jī)房布置于-250 m中段，最低裝礦中段為-399 m中段，斜井角度25°，服務(wù)中段為-300，-350，-399 m 中段。目前8#盲斜井已經(jīng)開拓至-250 m中段，方案Ⅳ將原有的8#盲斜井進(jìn)行了延深，擔(dān)負(fù)-200 m水平以下的人員材料提升任務(wù)。最低裝礦中段為-399 m中段，斜井角度為28°，提升機(jī)房位于-200 m中段，服務(wù)中段為-250，-300，-350，-399 m中段。礦石通過9#盲斜井提升，而后依次通過7#盲斜井、3#盲斜井、2#盲斜井、探采斜井到達(dá)地表。人員及材料由地表、罐籠豎井(六大隊(duì))、4#盲斜井、6#盲斜井、8#盲斜井到達(dá)-200 m中段以下各工作面。該方案原理如圖5所示。

圖5 方案Ⅳ開拓系統(tǒng)示意

2 開拓方案優(yōu)選

方案Ⅰ可比基建井巷工程量為8 854 m、115 745.79 m3，可比投資為27 050.33萬元，可比凈現(xiàn)值為73 429.57萬元。該方案的優(yōu)點(diǎn)為：①人員、材料、廢石運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，人員少，能耗低；②排水系統(tǒng)采用1段排水，能耗低，人員少；③通風(fēng)效果好，能耗低；④可比凈現(xiàn)值(73 429.57萬元)低。不足有：①石門長，基建時(shí)間(3 a)長，工程量大；②開工建設(shè)時(shí)，馬頭門數(shù)量較少，不利于基建中段開拓，施工組織管理難度較大，會(huì)在一定程度上影響現(xiàn)有的井下生產(chǎn)活動(dòng)；③中段直接通過斜坡道連接，供水管道線路較長[9-10]。

方案Ⅱ的可比基建井巷工程量為8 458 m、116 300.78 m3，可比投資為22 248.68 萬元，可比凈現(xiàn)值為79 183.15 萬元。方案Ⅲ的可比基建井巷工程量為9 606 m、132 760.00 m3，可比投資為27 578.66萬元，可比凈現(xiàn)值為76 651.62萬元。方案Ⅲ與方案Ⅱ的技術(shù)特點(diǎn)相近。方案Ⅲ的主要優(yōu)點(diǎn)為：①相對(duì)于方案Ⅱ，礦石、廢石倒運(yùn)環(huán)節(jié)少；②地面豎井提升與選廠有機(jī)融合，減少了地面倒運(yùn)緩解；③基建速度相對(duì)于方案Ⅰ快。不足在于：①出渣需要倒運(yùn)，導(dǎo)致掘進(jìn)成本相對(duì)高；②與方案Ⅱ相比，地表建設(shè)需要征地，前期準(zhǔn)備時(shí)間長；③與方案Ⅰ相比，兩段排水，人員設(shè)備多；④通風(fēng)線路相對(duì)于方案Ⅰ較復(fù)雜。

方案Ⅳ的可比基建井巷工程量為7 268.95 m、76 635.45 m3，可比投資為11 500.00萬元，可比凈現(xiàn)值為72 832.58萬元。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)為：①工程量少，投資少；②前期準(zhǔn)備時(shí)間短，地表豎井建設(shè)無需征地；③充分利用原有設(shè)施，基建速度快；缺點(diǎn)為：①出渣需要多次倒運(yùn)，導(dǎo)致掘進(jìn)成本較高；②通風(fēng)線路長，能耗高，地下工作條件差；③多級(jí)排水，多級(jí)提升，人員和設(shè)備多；④整個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，不安全因素多，無法滿足礦山現(xiàn)代化建設(shè)要求。

經(jīng)過綜合分析，雖然方案Ⅰ比方案Ⅳ的可比凈現(xiàn)值高596.99萬元，但該方案的提升、排水、通風(fēng)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)簡單，盡管基建時(shí)間相對(duì)較長，但從礦山可持續(xù)發(fā)展角度考慮，本研究推薦采用方案Ⅰ進(jìn)行深部開拓系統(tǒng)建設(shè)。

3 結(jié) 語

隨著廣西某錫礦開采深度逐步增大，原有的斜井開拓系統(tǒng)雖然能夠滿足生產(chǎn)需要，但是由于多段倒運(yùn)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高，不安全因素增多，通風(fēng)系統(tǒng)不順暢，影響了礦山安全高效開采。為此，本研究對(duì)該礦深部開拓系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)和優(yōu)選，認(rèn)為新建組合井開拓方案(方案Ⅰ)較優(yōu)，適合于該礦生產(chǎn)實(shí)際情況。

參 考 文 獻(xiàn)

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