某礦廢石提升系統方案設計與實踐

孔科偉，鄧 偉

(1.五礦礦業控股有限公司，安徽 合肥 230000；2.五礦礦業（安徽）工程有限公司，安徽 合肥 230000)

根據某礦提供2011年-2015年全礦廢石計劃及完成量統計，每年有約90萬t的廢石量需要排出地表，而現有井筒的排巖能力僅有50萬t/a。這樣每年仍有40萬t左右的廢石需倒入溜破系統，混入礦石由主井提出地表。混巖對采礦場礦石生產及產品質量造成極大的影響，金屬量損失較大。經礦方統計，每年40萬t廢石倒入溜破系統所損失的經濟效益約達2510萬元。針對這一問題，對廢石提升進行方案設計以改善這種狀況，通過系統設計、方案比選，得出最優的提升系統方案，礦方據此進行了廢石提升系統建設，目前已很好的解決了瓶頸問題。

1 礦山基本情況及廢石量介紹

礦山設計生產規模為礦石750萬t/a，每年的廢石量50萬t，大部分在掘進過程用坑內卡車運輸用于充填采空區，剩余極少量廢石通過副井提出地表。

在實際生產過程中，諸多因素如勘查等級低實際采切量增大、新增措施工程及生產不均衡等，導致廢石量比原設計增加，根據礦方提供連續五年廢石計劃及完成量統計，每年有約90萬t的廢石量需要排出地表。現有井筒的排巖能力僅有50萬t/a（根據設備核實分別為：1#副井17萬t/a、南風井8萬t/a和聯合副井25萬t/a）。本次設計專用廢石提升措施工程來解決此問題，廢石措施井的提升能力為40萬t/a。

2 廢石提升措施井選擇

8線附近有兩個提升井1#小主井和1#小副井。1#小主井裝備2JTKC-1.6型單繩纏繞式提升機1臺，提升1.2m3翻轉式箕斗，現在停止運行。1#小副井裝備2JK-2型單繩纏繞式提升機1臺，提升最大載重1t的簡易罐籠，現在停止運行。1#小副井作為罐籠井，拆除原井筒裝備比較繁瑣浪費工期，且1#小副井在掘進中曾井筒出水淹井存在安全隱患，故選1#小主井延伸作為廢石措施井。

3 提升系統方案比選

1#小主井直徑3.2m，混凝土支護，廢石提升能力40萬t/a可以選擇兩種裝備方案，方案一單繩纏繞提升機配4m3翻轉箕斗，方案二多繩摩擦輪提升機配4m3底卸箕斗，下面對兩個方案進行詳述。

3.1 方案一：單繩纏繞提升機配4m3翻轉箕斗

將原8線附近1#小主井作為廢石措施井延深至-450m水平，廢石措施井附近設置φ3.5m廢石溜井，-400m水平以下設置60°的φ4m廢石倉，-425m水平為裝巖水平，-425m水平施工25°斜井到-450m水平進行粉巖回收。

3.1.1 提升系統

廢石措施井井筒凈直徑φ3.2m，井深488.212m，支護厚度100mm，噴砼局部加錨桿支護。井口標高+38.212m，裝巖水平-425m，井底標高-450m，年提升廢石量40萬t/a。裝備JK-3.5/20型單繩纏繞式提升機1臺，提升4m3翻轉式箕斗，提升速度5.5m/s，配用電機為1200kw，轉速為600r/min。井架采用單斜撐型鋼井架，井架高度27.5m，井架總高度34m,用鋼量62t。

3.1.2 裝巖系統

在-425m設裝巖硐室，配備HPF1260棒條振動給料機一臺，功率22kW，廢石倉廢石經棒條振動給料機給入計量斗。

3.2 方案二：多繩摩擦輪提升機配4m3底卸箕斗

底卸箕斗要求廢石最大塊度不超過350mm，目前礦山生產廢石塊度大于350mm，所以廢石必須破碎后才能裝入箕斗。將原8線附近1#小主井作為廢石措施井延深至-483m水平，廢石措施井附近設置φ3.5m廢石溜井，-400m水平以下設φ4m廢石倉，-425m水平與運輸中段連通設廢石破碎，-441m水平設皮帶裝巖系統，-483m水平為粉巖回收水平。

3.2.1 提升系統

廢石措施井井筒凈直徑φ3.2m，井深521.212m，支護厚度300mm，混凝土支護。井口標高+38.212m，破碎水平-425m，裝巖水平-441m，井底標高-483m。年提升量：廢石40萬t/a。裝備JKMD-2.25×4（Ⅰ）E型多繩摩擦式提升機1臺，提升4m3底卸式箕斗，提升速度6.14m/s，配用電機為300kw，轉速為600r/min。

井架采用單斜撐箱型井架，井架高度43m，井架總高度47.5m，用鋼量292t。

3.2.2 破碎系統

在破碎硐室內選用PE600×900顎式破碎機1臺，電機功率80kW，進料粒度0mm～500mm；HPF1260棒條給料機1臺，電機功率22kW；破碎硐室設LD型10噸電動單梁起重機一臺用于設備安裝和檢修。

3.3 方案比較表

其中方案二投資4621.70萬元，由于建設工期滯后8.14個月，考慮金屬量損失給經濟效益造成的損失為2510÷12×8.14=1702.62萬元，計入累計凈現值。方案一、方案二最終統計的比較表如下。

表1 方案比較表

綜上方案比較，方案一具有工程量少、工期短、投資少等優點，最終推薦方案一單繩纏繞提升機配4m3翻轉箕斗。

4 提升系統計算

廢石措施井為箕斗井專用于提升廢石，設計提升廢石量40萬t/a。采用單筒纏繞式提升機，單繩提升4m3翻轉式箕斗。

（1）鋼絲繩選用不扭轉鋼絲繩35W×7+FC-φ40mm-1770，PS=7.36kg/m,Qp=1020kN×1.287=1312.74kN。

鋼絲繩的安全系數8.29符合安全規程的要求。

（2）提升機的選擇

卷筒直徑選用3.5m的單筒提升機。卷筒寬度按纏繞兩層進行計算，設計選用卷筒寬度為1.7m。鋼絲繩作用在卷筒上最大靜張力158.359N，選用JK-3.5×1.7/20型礦井提升機。天輪直徑取Dt=Dj=3500（mm）。

電動機選用電機功率1200kW、轉速600rpm、750V，提升速度為5.5m/s。經計算及過載校核該電機滿足提升的要求。

提升能力計算：

（1）提升能力計算

按日提廢石19.5小時計算：

富裕系數為1.13

故該井可滿足年提升廢石量40萬t廢石的提升任務。

（2）主井提升系統電機過載能力校核

電動機額定拖動力Fe的計算：

Fe=Ne1000η/v=1200×1000×0.85÷5.5=185.623kN

按力圖過負荷驗算：

Fmax/Fe=226.621÷185.623=1.22＜0.85λ=1.785

預選電動機校核滿足要求。

5 施工方法

延伸原1#小主井準備階段先把井筒現有裝備拆除，現有機房拆除。延伸井筒采用普通法即鑿巖爆破法掘進施工，考慮井筒服務年限短，采用噴砼加局部錨桿的支護形式。廢石措施井延伸完成后施工粉巖回收斜井，最后井筒裝備試運行。

-425m聯巷完成后施工裝巖硐室，施工上部巖倉，上部巖倉采用爬罐法施工，鋼筋混凝土支護，并用錳鋼板加固。

施工主溜井時若-400m和-300m聯巷完成具備條件，可選擇反井鉆機施工。將上口巷道刷高到4m，安設反井鉆機自上而下導孔鉆到底，再由下而上擴孔到φ1.2m，上口安設施工設施后，由上而下將溜井刷大至設計規格，并噴射混凝土進行臨時支護，然后再自下而上完成永久支護。此方法效率比較高。如果施工主溜井時-300m聯巷尚未施工完成，也可以用爬罐法施工。主溜井及溜槽鋼筋混凝土支護，并用錳鋼板加固。主溜井與上部礦倉底部距離較近，施工過程中可能全部崩開，需要用鋼筋混凝土重新砌筑。

從-425m水平正掘25°粉巖回收斜井，斜井內設置臺階和扶手方便人員上下，由于斜井斜長60m比較短，考慮行車不行人，所以未設置躲避硐室。

巷道的施工利用礦山生產現有設備Rocket Boomer281型液壓鑿巖臺車，TORO301柴油鏟運機，MT2010井下卡車（20t），Romec裝藥車。