某鉛鋅礦深部工程開拓方案探討

盧學專

(蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司, 甘肅蘭州 730000)

某鉛鋅礦深部工程開拓方案探討

盧學專

(蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司, 甘肅蘭州 730000)

根據(jù)某鉛鋅礦的具體開采條件和建設(shè)要求,在兼顧利用原有主井、副井和斜坡道的情況下,對1424m中段以下礦體開采提出了主井原位延深等開拓方案,并進行了多方案技術(shù)經(jīng)濟比較分析。按推薦選擇的方案,主井原位延深240m,可滿足礦山19年的服務年限,保持了礦山的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

深部開拓;主井原位延深;方案選擇

0 前 言

某鉛鋅礦生產(chǎn)規(guī)模為1200t/d,1980年4月正式投產(chǎn)。開拓系統(tǒng)為下盤側(cè)翼豎井與斜坡道聯(lián)合開拓,采礦方法為巷道式上向尾砂膠結(jié)充填采礦法,無軌鏟運機出礦。主井凈直徑為Φ5.5m,提升設(shè)備為2JK-4×1.8/10.54型雙筒提升機,電動機功率800 kW,提升容器為3200mm×1424mm單層雙罐籠;副井凈直徑為Φ4.0m,提升設(shè)備為2JK-4×1.8/10.54型雙筒提升機,電動機功率630kW,提升容器為3200mm×1424mm單層罐籠帶平衡錘。1544 m水平以上已全部回采結(jié)束,其中最上面3個中段(1854,1784,1724m)經(jīng)上級主管部門批準同意閉坑,1664,1544m兩個中段未作閉坑處理,目前礦山開拓系統(tǒng)最低標高為1424m。為了保證礦山持續(xù)生產(chǎn)、延長礦山服務年限,需進行1424m中段以下開拓。

該鉛鋅礦礦產(chǎn)資源豐富,主要有價元素為鉛、鋅、銅、硫,伴生元素金銀儲量也很豐富。1424m水平以下僅賦存有Ⅱ號礦體,分布于750～1450線之間,在850～1050線之間出現(xiàn)間斷現(xiàn)象,在1050～1450線之間礦體連續(xù)性好,走向長390m左右。以1424m標高為界,礦體垂直延深為338m,深部尚未封閉。經(jīng)多年開采,礦山現(xiàn)保有礦石資源量見表1。

表1 礦山現(xiàn)保有資源量

經(jīng)中段可布置的礦塊數(shù)和按年下降速度兩種方法驗算,1364,1304m兩個中段同時生產(chǎn)時,礦山生產(chǎn)能力可達到30×104t/a;下降到1244,1184,1144,1104m中段時,單中段生產(chǎn)時礦山規(guī)模最大僅能達到12×104t/a。

1 開拓方案選擇[1～5]

為了滿足該礦1424m水平上下中段銜接的需要,在選擇開拓方案時,本著盡量減少對當前生產(chǎn)的影響,力求探采結(jié)合,減少基建工程量,便于施工、加快基建進度等因素,對開拓方案進行比較、論證。

由于1544m水平以下的礦體集中向西側(cè)伏,原來礦量較大的東部礦量減少,而原來礦量較少的西部礦量增加,礦體陡傾。因此,按上述礦體的變化趨勢及礦山規(guī)模并結(jié)合現(xiàn)有的工程設(shè)施,技術(shù)上可行的開拓方案有:方案Ⅰ,主井原位延深開拓方案;方案Ⅱ,主、副井原位延深開拓方案;方案Ⅲ,原主、副井+移位盲豎井開拓方案。

(1)方案Ⅰ:主井原位由1424m水平延深至1184m水平,延深深度240m。提升設(shè)備和提升容器不變,電動機由交流改為直流,功率為1325kW。延深后主井提升能力:1304m以上中段礦石能力為30×104t/a,廢石能力為6×104t/a;1244～1184m中段礦石能力為24×104t/a,廢石能力為4.8×104t/a。各中段礦石、廢石、人員、材料均通過主井提運。前期無軌斜坡道下延至1304m水平,大型設(shè)備通過無軌斜坡道上下。該方案的優(yōu)點是基建工程量最少,基建投資最省,基建周期短,設(shè)備投資少,年經(jīng)營費最低;缺點是深部基建對上部生產(chǎn)影響較大,深部(1304m中段以下)提升能力較小。

(2)方案Ⅱ:主井原位由1424m水平延深至1184m水平,延深深度240m;副井原位由1424m水平延深至1304m水平,延深深度120m。提升設(shè)備和提升容器不變,電動機由交流改為直流,主井電動機功率為940kW,副井電動機功率為650kW。延深后主井提升能力:1304m以上中段礦石能力為30×104t/a,1244～1184m中段礦石能力為21×104t/a,廢石能力為4.2×104t/a;副井提升能力為6×104t/a,1304m中段以上的礦石、廢石及人員、材料、設(shè)備等通過主、副井提運。1304m中段以下的礦石、廢石及人員、材料、設(shè)備等通過主井提升機提運。前期無軌斜坡道下延至1304m水平,大型設(shè)備通過無軌斜坡道上下。該方案的優(yōu)點是提升運輸系統(tǒng)較簡單、環(huán)節(jié)較少、生產(chǎn)調(diào)度靈活、管理較方便,深部基建對上部生產(chǎn)影響較小;缺點是基建工程量較大、基建投資較高,基建周期較長、年經(jīng)營費最高,深部(1304m中段以下)提升能力最小。

(3)方案Ⅲ:原主、副井不再進行延深,但主、副井提升機電動機均由交流換為直流,電動機功率分別為560kW和520kW。1424m中段以下開拓是在原主、副井旁(1200勘探線)新建一條盲豎井至1184m水平,盲豎井斷面配置同原主井,凈直徑為Φ5.5m,采用3200mm×1424mm單繩雙罐籠提升,提升機為2JK-3×1.5/20型單繩提升機,電動機功率為430kW。盲豎井提升能力為礦石30×104t/a,廢石6×104t/a。1424m中段以下的礦石、廢石由盲豎井提到1424m中段,再經(jīng)原主、副井提升到地表。人員、材料、設(shè)備等由原副井和盲豎井提運。前期無軌斜坡道下延至1304m水平,大型設(shè)備通過無軌斜坡道上下。該方案的優(yōu)點是深部基建對上部生產(chǎn)影響最小,年經(jīng)營費較低,深部(1304m中段以下)提升能力大;缺點是基建工程量最大,基建投資最大,提升運輸系統(tǒng)復雜,基建周期最長,管理復雜。

各方案綜合技術(shù)經(jīng)濟比較見表2。

表2 各方案綜合技術(shù)經(jīng)濟比較

從比較結(jié)果可以看出:方案Ⅲ雖然在深部基建時對上部生產(chǎn)影響最小,但該方案要增加一套提升設(shè)備、井巷工程量大,基建投資比方案Ⅰ高1225萬元,年經(jīng)營費比方案Ⅰ高9萬元;方案Ⅱ需延深兩條井,雖然深部基建時對上部生產(chǎn)影響較小且生產(chǎn)調(diào)度比較靈活,但基建工程量較大,基建投資比方案Ⅰ高502萬元,年經(jīng)營費比方案Ⅰ高25萬元。因此,本次設(shè)計推薦方案Ⅰ,即主井原位延深方案。

須指出,在主井延深施工期間,1484,1424m中段礦石、廢石、人員、材料全部通過現(xiàn)有副井提運。根據(jù)副井的提升能力,在深部開拓(1424m中段以下)基建過渡期3年內(nèi),礦山規(guī)模只能達到15×104t/a。基建完成后礦山將達到30×104t/a規(guī)模12年,達到24×104t/a規(guī)模4年。

根據(jù)保有的礦石資源儲量,1304m中段以下礦石量僅有1351408t。考慮到1304m中段以下礦量較少,本次開拓僅將主井延深至1184m水平。由于礦體深部尚未封閉,如果經(jīng)進一步探礦,礦量大幅度增加,而單一主井提升能力不夠時,再考慮將副井從1424m延深至1184m水平。1184m水平以下開拓也需進一步探礦后,根據(jù)礦量情況再確定開拓方式。

2 礦山運輸和通風排水

2.1 礦石、廢石的運輸

井下使用的電機車和礦車類型及規(guī)格保持不變,即運輸?shù)V石和廢石仍采用現(xiàn)有的ZK10-6/250型架線式電機車牽引2m3固定式礦車。礦石經(jīng)采場溜井底部的振動放礦機裝入2m3固定式礦車中,由10t電機車一次牽引10輛2m3固定式礦車運至主井中段車場,經(jīng)主井提升至地表,用單礦車翻車機將礦石卸入礦倉,由汽車運往選廠原礦倉;廢石用10t電機車一次牽引10輛2m3固定式礦車運至主井中段車場,經(jīng)主井提升至地表,再由電機車牽引至廢石場排放。所有運輸設(shè)備全部利用現(xiàn)有設(shè)備。

2.2 礦井通風

目前礦山采用小方井進風、東風井出風的多級機站串并聯(lián)通風方式。結(jié)合礦山實際應用情況,深部仍采用多級機站串并聯(lián)通風系統(tǒng)。根據(jù)礦體的開拓運輸系統(tǒng)、回采順序、礦體走向長度及賦存深度等因素,本著通風安全可靠、投資省、經(jīng)營費低、便于管理的原則,確定采用中央進風兩翼出風的對角式通風系統(tǒng)。西回風豎井(1364～1544m)設(shè)在1450勘探線,同時在1544m中段掘回風巷道與已有巷道相連,主扇設(shè)在1544m回風巷道內(nèi);東回風豎井(1364～1424m)設(shè)在750勘探線附近,主扇設(shè)在1424m回風巷道內(nèi)。

2.3 井下排水和排泥

礦山現(xiàn)采用接力排水,即井下涌水通過1424m中段泵站排至1664m中段泵站,再經(jīng)1664m中段泵站排至地表。根據(jù)坑內(nèi)1664,1424m中段現(xiàn)已形成的排水系統(tǒng),提出1184m中段→1664m中段→地表兩段接力排水和1184m中段→1424m中段→1664m中段→地表三段接力排水兩種方案。前者排水泵及泵站硐室新增總投資70.2萬元,水泵年經(jīng)營費41.5萬元;后者排水泵及泵站硐室新增總投資48.7萬元,水泵年經(jīng)營費49.5萬元。雖然前者設(shè)備及硐室投資略高于后者,但年耗電量少、勞動定員少、人工費用低,設(shè)兩級泵站,排水系統(tǒng)簡單、管理方便。經(jīng)綜合比較后確定采用1184m中段→1664m中段→地表兩段接力排水方案。該方案是在1184 m中段泵站內(nèi)新安裝3臺D85-67×8型多級離心泵,流量85m3/h,揚程536m,電機功率220kW;1664m中段泵站利用已有設(shè)備(3臺100D45×6型多級離心泵,電機功率110kW)。

礦山采礦方法為巷道式上向尾砂膠結(jié)充填采礦法,泥砂量大部分在采場及水溝中沉淀,只有少量帶入水倉中。根據(jù)本礦排水量不大及進入水倉的泥沙量不大的具體條件,采用水倉排水、清倉排泥分開的方案。兩條水倉每班輪換工作,即在8h之內(nèi),其中一條水倉進水,另一條水倉處于靜止沉淀狀態(tài),先沉淀約5h再開動水泵將上部清水排出,開泵時間約2.4h。下部混濁水及泥砂用泥漿泵排到地表。

3 結(jié)束語

經(jīng)過對某鉛鋅礦深部開拓方案的詳細比較研究,選擇了適宜該礦的原主井延深開拓方案,并由此形成相關(guān)的井下提升、運輸、排水、通風系統(tǒng),使該礦在對原有生產(chǎn)系統(tǒng)影響較小、投資較省的情況下進行深部開拓工程,保證了礦山持續(xù)生產(chǎn),延長了礦山服務年限。

[1]北京有色金屬設(shè)計研究總院.采礦設(shè)計手冊(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1989.

[2]王 青,史維祥.采礦學[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

[3]楊 殿.金屬礦床地下開采[M].長沙:中南工業(yè)大學出版社,1999.

[4]王賢來,等.龍首礦深部開采工程方案的選擇[J].采礦技術(shù),2005,5(4).

[5]北京有色金屬設(shè)計研究總院.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,1989.

2009-11-25)

盧學專(1977-),男,河南新野人,工程師,主要從事礦山采礦設(shè)計工作,Email:lxzck971@139.com。