泗人溝鉛鋅礦提升系統(tǒng)技改方案的選擇

何良軍，焦?jié)M岱

(西北礦冶研究院礦山工程研究所， 甘肅白銀市 730900)

0 前言

泗人溝鉛鋅礦自建礦以來(lái)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)的方案設(shè)計(jì)和規(guī)劃，礦山初期生產(chǎn)規(guī)模2萬(wàn)t/a，采用淺孔留礦采礦法。之后礦山對(duì)運(yùn)輸巷道進(jìn)行了改、擴(kuò)建，運(yùn)輸線由單線改為復(fù)線，增加了礦山主運(yùn)輸能力。由于礦體較薄，變化較大，礦山一直以來(lái)處于邊探邊采狀態(tài)。為了追求較高產(chǎn)能，礦山從上至下，對(duì)整個(gè)礦床進(jìn)行了開拓和回采，造成礦山開拓、通風(fēng)系統(tǒng)極其復(fù)雜，各大系統(tǒng)極不完善。同時(shí)，嚴(yán)重的破壞了礦床的開采順序，導(dǎo)致后期采礦難度加大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。礦山自整合以后，為了完善礦山各大系統(tǒng)，提升礦山規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)提升運(yùn)輸及其他系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1 開采技術(shù)條件

1.1 原開拓系統(tǒng)簡(jiǎn)介

礦山在520 m水平布置有一條主平硐，以上采用平硐+溜井開拓，以下采用多條斜井多級(jí)提升。各級(jí)斜井有20條之多，其中主斜井為380 m以上的1#和3#。1#斜井布置在礦體下盤西翼，3#斜井近垂直穿過(guò)礦體，其它一級(jí)，二級(jí)或三級(jí)斜井多布置在礦體上盤或多以穿過(guò)礦體，與主斜井形成多級(jí)提升方式。整個(gè)礦山在開采范圍內(nèi)形成多中段開采，造成礦山生產(chǎn)中段多，采場(chǎng)布置凌亂，相鄰采場(chǎng)開采安全難度加大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜。礦山最大生產(chǎn)能力維持在12萬(wàn)t/a左右。

1.2 礦體特征

礦山有Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ三條主礦體，分別賦存于F2、F3、F4三條斷裂控制含礦構(gòu)造帶中，其中，Ⅴ主礦體又分Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3三個(gè)礦體，三條含礦構(gòu)造帶由北向南近平行展布，長(zhǎng)度均大于2 km，相距10～60 m。礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為粉砂質(zhì)千枚巖，其次為含炭絹云母千枚巖及千枚狀粉砂巖等。三條主礦體賦存于880 ～280 m 之間，呈似層狀，平均產(chǎn)狀為10°∠71°，平均厚度1.08 ～1.23 m。巖石硬度系數(shù) f=5.2，礦石硬度系數(shù)f=15.6。開采深度520～220 m水平。

2 提升系統(tǒng)方案選擇

2.1 方案初選

結(jié)合礦山原有的開采現(xiàn)狀，520 m以上回采已接近尾聲，維持原有開拓系統(tǒng)，技術(shù)改造只針對(duì)520 m以下的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行選擇。根據(jù)礦體賦存及地質(zhì)條件，同時(shí)考慮利用礦山原有井巷工程，初步擬選了兩種方案:平硐+盲豎井開拓方案;平硐+盲斜井開拓方案。對(duì)初選方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)定性分析，見(jiàn)表1。

表1 初選開拓方案主要優(yōu)缺點(diǎn)的比較

由于礦山340 m以下探礦程度較低，平硐+盲豎井方案不利于分期建設(shè)，且該方案基建期較長(zhǎng)。平硐+盲斜井開拓方案有利于分期建設(shè)，能減少投資風(fēng)險(xiǎn)，具有投產(chǎn)快及投資較小等優(yōu)勢(shì)，因此，技術(shù)改造提升系統(tǒng)方案選擇平硐+盲斜井開拓方案。

2.2 選擇方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

在推薦方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)利用礦山原有開拓工程，結(jié)合安全生產(chǎn)及技改投資及生產(chǎn)運(yùn)行成本等條件，平硐+盲斜井開拓方案包括1#、3#盲斜井延伸方案;1#、3#盲斜井折返式二級(jí)提升方案和新建兩條盲混合斜井開拓方案。

2.2.1 備選方案簡(jiǎn)述

(1)方案Ⅰ:平硐+新建兩條盲混合斜井開拓系統(tǒng)。該方案在礦體下盤，從520 m主平硐至220 m最低開采中段，新布置兩條盲混合斜井，通過(guò)甩車場(chǎng)與各中段連結(jié)。采用礦車組單鉤串車提升，斜井傾角25°，凈斷面 6.28 m2，盲斜井負(fù)責(zé)礦石、廢石、人員、材料設(shè)備的提升運(yùn)輸。

(2)方案Ⅱ:平硐1#、3#盲斜井延伸開拓方案。該方案充分利用原有1#、3#斜井，從380 m水平延伸至220 m水平，通過(guò)甩車場(chǎng)與各中段連結(jié)，采用礦車組單鉤串車提升，斜井傾角25°，凈斷面 6.28 m2。由于1#斜井延伸至340 m水平與礦體斜交，3#斜井在400 m水平已穿過(guò)三條主礦體，故該方案必須預(yù)留斜井保安礦柱，且斜井均超出現(xiàn)有礦權(quán)范圍。

(3)方案Ⅲ:1#、3#盲斜井折返式二級(jí)提升開拓方案。該方案利用原有1#、3#斜井作為一級(jí)斜井，在380 m中段以下礦體下盤新布置兩條二級(jí)斜井，通過(guò)甩車場(chǎng)與各中段連結(jié)，采用礦車組單鉤串車提升，斜井傾角25°，凈斷面6.28 m2。該方案3#斜井穿過(guò)礦體，須預(yù)留斜井保安礦柱。

2.2.2 三種備選方案的提升設(shè)備選型

根據(jù)各提升運(yùn)輸系統(tǒng)方案及斜井的設(shè)計(jì)提升能力，經(jīng)計(jì)算，各方案選擇的提升設(shè)備見(jiàn)表2。

2.2.3 備選方案比較

對(duì)各方案的建設(shè)工程量投資，設(shè)備投資及年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，見(jiàn)表3。

表2 提升設(shè)備選擇

(1)建設(shè)工程投資。從3種方案建設(shè)工程投資來(lái)看，方案Ⅲ投資最少，方案Ⅰ次之。方案Ⅱ投資增加的主要原因是中段聯(lián)絡(luò)道工程量較大，方案Ⅲ設(shè)備投資相對(duì)較大。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

(2)年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用方案Ⅲ最大，正常年比方案Ⅰ和方案Ⅱ年經(jīng)營(yíng)費(fèi)多出150萬(wàn)元以上。費(fèi)用增加的原因是方案Ⅲ采用二級(jí)提升方式，作業(yè)人員增加一倍，提升設(shè)備的總功率增大，造成人員費(fèi)用和年耗電量費(fèi)用大幅增加。

(3)保安礦柱。方案Ⅱ和方案Ⅲ均需預(yù)留保安礦柱，由于方案Ⅱ兩條斜井均需預(yù)留保安礦柱，所以保安礦柱量更大。保安礦柱量越大，則中段有效礦塊數(shù)減少越多，導(dǎo)致中段生產(chǎn)能力下降。泗人溝鉛鋅礦所用采礦方法礦塊生產(chǎn)能力偏小，故預(yù)留保安礦柱對(duì)礦山生產(chǎn)能力影響較大，不利于礦山生產(chǎn)。

(4)提升能力。斜井提升能力本身較小，方案Ⅲ作為兩級(jí)提升，增加了調(diào)車和摘掛鉤環(huán)節(jié)，必然增加斜井一次提升時(shí)間，故在提升能力方面，方案Ⅲ處于較劣地位。方案Ⅰ和方案Ⅱ提升能力相對(duì)較大，能有效保證礦山提升及生產(chǎn)能力。

(5)生產(chǎn)組織及安全管理。方案Ⅰ和方案Ⅱ?yàn)橐患?jí)提升，提升環(huán)節(jié)少，便于生產(chǎn)組織及管理，方案Ⅲ為二級(jí)提升，生產(chǎn)組織及管理相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，由于一級(jí)提升作業(yè)人員少，安全管理相對(duì)簡(jiǎn)單。結(jié)合安全生產(chǎn)作為技術(shù)方案選擇的一個(gè)重要因素，故方案Ⅰ和方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅲ。

2.2.4 方案的確定

經(jīng)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)能力比較、分析，泗人溝鉛鋅礦技改工程提升運(yùn)輸方案最終確定為方案Ⅰ，原因如下:

(1)方案Ⅰ的建設(shè)投資相對(duì)較大，但年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，在礦山的服務(wù)年限內(nèi)，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用遠(yuǎn)低于方案Ⅲ，和方案Ⅲ的總投資差額相比較，具有更明顯的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益;

(2)提升能力方面，方案Ⅰ的提升運(yùn)輸能力較方案Ⅲ有明顯的優(yōu)勢(shì)，能有效保證礦山的生產(chǎn)能力;

(3)中段生產(chǎn)能力方面，由于方案Ⅱ和方案Ⅲ保安礦柱占用礦山地質(zhì)儲(chǔ)量，影響礦山中段生產(chǎn)能力較大，方案Ⅰ沒(méi)有保安礦柱，有效礦塊數(shù)增加，有利于提高礦山生產(chǎn)能力，而且有利于礦山安全生產(chǎn)及組織和管理。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)泗人溝鉛鋅礦提升系統(tǒng)技改備選方案的比較分析，最終確定了在礦山服務(wù)期內(nèi)，經(jīng)濟(jì)效益最好，在礦山生產(chǎn)能力及安全生產(chǎn)方面，具備最明顯優(yōu)勢(shì)的方案Ⅰ。方案Ⅰ的實(shí)施，可利用新系統(tǒng)對(duì)礦山開采現(xiàn)狀進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，從根本上解決礦山無(wú)序的開采順序;有利于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，緩解或減小相鄰礦塊的開采難度;形成有效的通風(fēng)系統(tǒng)，改善礦井的通風(fēng)現(xiàn)狀;減少資源的浪費(fèi)，提高礦產(chǎn)資源利用率，提高礦塊生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮礦山的規(guī)模效益，使礦山的經(jīng)濟(jì)效益，在目前的基礎(chǔ)上，最少增加兩倍以上。

［1］北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

［2］解世俊.金屬礦床地下開采(第二版)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1980.

［3］劉新華.斜井提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1998.