某磷礦運(yùn)輸系統(tǒng)改造

嚴(yán)佳龍 高忠民 李壽山 歐宇青

(化工部長沙設(shè)計(jì)研究院)

某磷礦運(yùn)輸系統(tǒng)改造

嚴(yán)佳龍 高忠民 李壽山 歐宇青

(化工部長沙設(shè)計(jì)研究院)

采用有軌運(yùn)輸?shù)牡V山在擴(kuò)產(chǎn)或者向深部延伸開采時(shí)，易產(chǎn)生運(yùn)輸能力的瓶頸。采用膠帶運(yùn)輸方式可以解除運(yùn)輸能力的限制，提高生產(chǎn)能力。貴州省某磷礦原設(shè)計(jì)采用平硐-溜井開拓、主平硐電機(jī)車運(yùn)輸、上部中段無軌汽車運(yùn)輸?shù)拈_拓運(yùn)輸方式，通過將該系統(tǒng)改造為膠帶運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能的提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

膠帶輸送機(jī) 運(yùn)輸系統(tǒng) 改造

膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)輸效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)輸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在深井開采中還可采用多段膠帶運(yùn)輸機(jī)接力運(yùn)輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)礦井巖石的深井提升運(yùn)輸，徹底改變了軌道運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)輸效率低的狀況[1-4]，井下所有斜巷實(shí)現(xiàn)了無人值守，大大縮減了勞動(dòng)定員，從根本上突破了傳統(tǒng)井下運(yùn)輸方式的限制。貴州省某磷礦原設(shè)計(jì)規(guī)模為80萬t/a，開采條件好，礦石質(zhì)量好，具有較大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢，加之需求擴(kuò)大，生產(chǎn)規(guī)模在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大至150～200萬t/a，因而需要對(duì)礦段生產(chǎn)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1 原有運(yùn)輸系統(tǒng)概況

該磷礦原設(shè)計(jì)采用平硐主溜井輔助斜坡道聯(lián)合開拓方式，井底車場為有軌電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)。主平硐和井底車場位于920 m水平，礦石經(jīng)溜井振動(dòng)放礦機(jī)放入礦車，由電機(jī)車牽引運(yùn)出920 m平硐，卸載至礦倉。主溜井系盲副豎井改造，井底車場和主溜井生產(chǎn)能力為80～100萬t/a，主要運(yùn)輸系統(tǒng)如圖1所示。輔助斜坡道位于1 050 m工業(yè)場地上方，進(jìn)硐標(biāo)高為1 103 m，主要運(yùn)輸廢石、材料和人員設(shè)備出入井下。920 m水平以上礦石運(yùn)輸，920 m主平硐及其車場和溜井裝卸系統(tǒng)是全礦生產(chǎn)的咽喉，目前采用溜井振動(dòng)放礦機(jī)放礦，主線雙軌電機(jī)車運(yùn)輸，運(yùn)輸設(shè)備為10 t電機(jī)車牽引2 m3固定式礦車，在地表設(shè)有翻車機(jī)卸礦，實(shí)際最大通過能力約100萬t/a。

圖1 改造前開拓系統(tǒng)平面

2 改造方案

2.1 主運(yùn)輸方案

(1)方案1。將現(xiàn)有的920 m電機(jī)車平硐改造為膠帶運(yùn)輸巷道，將電機(jī)車運(yùn)輸改造為膠帶運(yùn)輸磷礦石。另沿920 m水平下盤脈外布置膠帶運(yùn)輸巷道，同時(shí)布置石門將各采場溜井與膠帶平巷連接，礦石通過采場溜井到給礦膠帶到中段大巷膠帶經(jīng)主平硐運(yùn)出地表。撤除地面翻車機(jī)，改為膠帶卸礦。

(2)方案2。保持現(xiàn)有的電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)不變，沿現(xiàn)有主平硐增掘一條單軌運(yùn)輸平硐。另沿920 m水平下盤脈外布置電機(jī)車運(yùn)輸巷道，采用雙軌沿脈加穿脈布置， 920 m中段采用電機(jī)車運(yùn)輸。

相對(duì)于方案1，方案2對(duì)現(xiàn)行生產(chǎn)系統(tǒng)影響較小，但井巷工程量大，自動(dòng)化程度低，需要的人員較多，且系統(tǒng)形成后，再擴(kuò)大規(guī)模較為困難。兩種方案對(duì)比見表1。

表1 主運(yùn)輸方案比較

改造過程中，從硐口到井底車場線路全長1 584 m，雙軌巷道，斷面凈寬3.9 m，為了盡可能降低改造施工對(duì)礦山生產(chǎn)的影響，一方面要求加快920 m無軌平硐的施工，并考慮在靠近無軌平硐和1 070 m中段平巷的適當(dāng)位置掘進(jìn)一條溜井，連通920， 1 070 m 水平,在改造施工期間，大部分礦石通過溜井下放至920 m水平后，通過汽車從無軌平硐運(yùn)出地表至礦石堆場；另一方面將靠近車場一側(cè)的線路繼續(xù)用做礦石運(yùn)輸，僅將遠(yuǎn)離井底車場一側(cè)的軌道改造成膠帶運(yùn)輸?shù)?。為了加快施工速度，不撤除現(xiàn)有的軌道，將膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)架整體焊接在軌道上，順利解決了施工問題。

2.2 中段膠帶提升系統(tǒng)

超前掘進(jìn)最下一個(gè)分段采準(zhǔn)平巷，連通各盤區(qū)斜坡道等，解決無軌設(shè)備運(yùn)行通道的問題。中段采用膠帶運(yùn)輸，由于膠帶投資較大，安裝調(diào)試時(shí)間長，因此應(yīng)盡量延長膠帶的服務(wù)時(shí)間。在規(guī)模擴(kuò)大和中段采用膠帶運(yùn)輸?shù)那闆r下，如果繼續(xù)按中段高度每50 m布置，顯然是不合適的。因此，劃為3個(gè)中段開采，分別為850，780，700 m中段，同時(shí)考慮上2個(gè)中段礦山集中放在下中段膠帶運(yùn)輸，上中段的巷道作為無軌設(shè)備通道布置方案。850，780 m中段采用坑內(nèi)汽車運(yùn)輸，700 m中段布置膠帶，850，780，700 m 中段的礦石和廢石先集中到700 m中段，通過膠帶斜井提升至920 m膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)出。其他中段的礦石也以此類推，通過920 m主平硐膠帶機(jī)，經(jīng)主平硐4條膠帶機(jī)的接力運(yùn)輸運(yùn)至地表原有的翻車機(jī)礦倉卸礦。

2.3 廢石提升運(yùn)輸系統(tǒng)

經(jīng)計(jì)算，生產(chǎn)規(guī)模為200萬t/a時(shí)，按現(xiàn)有的充填法開采，廢石總量約為78萬t/a?？紤]一部分廢石可以充填到采空區(qū)，運(yùn)出地表堆放的廢石量為40萬t/a。礦山現(xiàn)有的廢石場容量難以滿足上述要求，考慮在礦體的上盤新增廢石場地，并從現(xiàn)有廢石場掘進(jìn)一條膠帶斜井至920 m水平，與920 m中段膠帶系統(tǒng)連通，再與920 m下延膠帶斜井連接。

2.4 溜井布置方案

920～1 070 m水平垂直高度約145 m，按10 m分段高度，共分為14個(gè)分段。采場溜井的布置方案有：①方案1，分段布置溜井，即溜井分1 070～990 m 及990～920 m 2段布置，990 m水平以上的礦石通過第1段溜井下放至990 m水平后，通過轉(zhuǎn)載膠帶運(yùn)至第2段溜井，下放至920 m中段；②方案2，溜井不分段，采場溜井從1 070 m一直通至920 m中段。相對(duì)于方案1，方案2由于不設(shè)轉(zhuǎn)載水平，生產(chǎn)環(huán)節(jié)相對(duì)簡單，設(shè)備投資減少243萬元，服務(wù)年限內(nèi)共節(jié)省電費(fèi)60萬元。由于990 m水平以上每個(gè)分段的石門長約80 m，增加巷道投資約1 500萬。另外，990 m水平以上鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)距增加了80 m，鏟運(yùn)機(jī)數(shù)量增加2～3臺(tái)，采礦成本增加500～ 1 000萬元。由此可見，采用分段布置溜井(方案1)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢是非常明顯的，技術(shù)上也不存在困難。由于中段采用膠帶運(yùn)輸，要求溜井具有一定的儲(chǔ)存礦石容量，溜井宜布置于較為穩(wěn)固的白云巖中，溜井的凈直徑取3 m。

3 結(jié) 論

(1)主平硐改為膠帶運(yùn)輸，通過與中段膠帶相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、高效運(yùn)輸，完全破除了運(yùn)輸瓶頸，且運(yùn)輸能力還可以根據(jù)需要進(jìn)一步擴(kuò)充。

(2)通過改進(jìn)中段運(yùn)輸方式，大中段采用膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)V石和廢石，大大減少了井下汽車的數(shù)量，簡化了井下調(diào)度流程，減輕了對(duì)井下空氣的污染，中段膠帶與主運(yùn)輸膠帶配合，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)高效運(yùn)輸，若主要開采水平在主運(yùn)輸膠帶以下將具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

(3)采用分段溜井布置方式，與中段膠帶配合實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸?shù)木狻?/p>

(4)全礦通過膠帶運(yùn)輸改造，已經(jīng)達(dá)產(chǎn)，順利實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能提升，高效、連續(xù)運(yùn)輸。

[1] 吳愛祥，古德生，余佑林.我國地下金屬礦山連續(xù)開采技術(shù)的研究[J].金屬礦山，1998(7)：1-3.

[2] 劉敬國，程素萍，秦鵬淵，等.主礦膠帶運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)[J].金屬礦山，2008(1)：146-147.

[3] 馬相松，張正明，魏建海.大頂山礦區(qū)中段運(yùn)輸有軌改無軌的研究[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2012，39(2)：1-4.

[4] 戰(zhàn) 凱.地下金屬礦山無軌采礦裝備發(fā)展趨勢[J].采礦技術(shù)，2006，6(3)：34-38.

2015-01-20)

嚴(yán)佳龍(1984—)，男，助理工程師，碩士，4101116 湖南省長沙市雨花區(qū)洞株路6號(hào)。