地下礦山開拓方案比選淺談

薛江波

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院， 山西 晉中 030600）

地下礦山開拓方案比選淺談

薛江波

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院， 山西 晉中 030600）

礦床開拓方案比選是在礦山建設(shè)過程中需要完成的一項重要工作，合理選擇開拓方法，在滿足技術(shù)可行條件下，有利于縮短建井工期，減少投資。以實際開拓方案比選為例，介紹分析開拓比選方案重點和要點。

開拓方案 豎井開拓 斜坡道開拓

礦山開拓系統(tǒng)為礦山基本建設(shè)工程，其投資及施工期均占有相當(dāng)大的比重，它是一項對礦山生產(chǎn)具有長遠(yuǎn)影響的礦山總體布置。按照井巷形式的不同，常用的開拓方法有：平硐開拓、斜井開拓、豎井開拓、斜坡道開拓及聯(lián)合開拓。

在條件允許下，優(yōu)選選擇平硐開拓方案。其施工方法、設(shè)備簡單，投資小，見效快，通風(fēng)、排水、運輸容易。

斜井開拓適用于緩傾斜或者傾斜礦床的開拓。優(yōu)點：開拓方式較簡單，投資小，基建速度快，階段石門短。缺點：提升能力小，擴(kuò)產(chǎn)潛力小，提升事故多，運營成本高，管理復(fù)雜。

豎井開拓適用于埋藏較深礦床的開拓。優(yōu)點：提升速度快，擴(kuò)大潛力大，運營費、維修費用低，便于管理。缺點：基建投資大、時間長，施工工藝較復(fù)雜，設(shè)備較多，井筒裝備施工難度大，井筒下部階段石門長（尤其是下盤豎井開拓）[1]。

斜坡道開拓有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其施工方便，巷道布置靈活，速度快，施工設(shè)備少，硐口位置選擇余地大，無軌設(shè)備運輸機(jī)動靈活，運輸潛力大。

1 開拓方案

筆者所在礦山，礦體埋藏深度將近230 m。根據(jù)礦體賦存情況，可選方案有豎井開拓、斜坡道開拓和豎井+斜坡道聯(lián)合開拓方案。下面將幾種方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析比較，以確定合適的開拓方案。

1.1 豎井開拓

豎井開拓系統(tǒng)包括1個主豎井、1個副豎井。階段高30 m，從上到下分為7個中段。主豎井布置在工業(yè)場地附近，主要用于生產(chǎn)提升礦石。規(guī)格為圓形，內(nèi)設(shè)單箕斗或雙箕斗，提升礦石。副豎井布置在工業(yè)場地，主要用于提升人員、設(shè)備、材料，兼作進(jìn)風(fēng)井。

確定井筒位置后，施工工程探測鉆孔，了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，為施工收集第一手資料。風(fēng)井布置在礦體南翼下盤平坦處。主要用于礦井內(nèi)通風(fēng)，兼做安全出口。采用單翼對角式通風(fēng)方式[2]。

井下排水：要求巷道坡度為3‰～5‰，同時砌筑水溝，將水收集到臨時水倉內(nèi)或者收集到副井水倉內(nèi)。各中段涌水收集至中段臨時水倉后，經(jīng)沉淀凈化后用于鑿巖、降塵等。涌水收集到副井水倉內(nèi)，集中排到地表。在開采過程中要注意和加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，隨工程進(jìn)展開展水文地質(zhì)觀測，歸納總結(jié)坑內(nèi)涌水規(guī)律，指導(dǎo)將來的井下排水工作。

1.2 斜坡道開拓

斜坡道開拓系統(tǒng)包括1個主斜坡道、1個輔助斜坡道。階段高30 m，從上到下分為7個中段。

主斜坡道、輔助斜坡道分別布置在礦體東西下盤合適位置。主斜坡道主要作用是從井下運送礦石到地面，主斜坡道不能作為進(jìn)風(fēng)口；輔助斜坡道，主要作為無軌采掘設(shè)備出入井下的通道，并可運送人員、材料設(shè)備，兼做入風(fēng)井。

由于礦體沿走向方向延伸較長，礦體平均傾角在30°左右，斜坡道采用折反式斜坡道。

主斜坡道的路面，推薦使用塊石、石子路面或者混凝土硬化路面。根據(jù)施工中揭露的巖層情況和斜坡道使用年限，綜合考慮確定斜坡道的支護(hù)形式。

風(fēng)井布置在礦體南翼下盤平坦處。主要用于礦井內(nèi)通風(fēng)，兼做安全出口。采用單翼對角式通風(fēng)方式。

斜坡道開拓的地下運輸屬分散運輸，不宜在井下設(shè)破碎系統(tǒng)，直接通過斜坡道用無軌設(shè)備將礦、毛石運到地表堆放場，也可以直接運送至選廠儲料間。

井下排水要求巷道坡度為3‰～5‰，同時砌筑水溝，將水收集到臨時水倉內(nèi)或者收集到中段水倉內(nèi)。涌水收集至臨時水倉后，經(jīng)沉淀凈化后用于鑿巖、降塵等。收集中段水倉內(nèi)，集中排到地表。

為了保持道路的良好條件，水溝一般采用開敞式，并要定期進(jìn)行清理，保證通暢，為避免水溝內(nèi)的水向路基滲透，水溝底板應(yīng)比路基巖面超深200 mm。

1.3 豎井＋斜坡道聯(lián)合開拓

豎井—斜坡道聯(lián)合開拓系統(tǒng)包括1個主斜坡道、1個副豎井或者1個主豎井、1個輔助斜坡道。階段高30 m，從上到下分為7個中段。

主斜坡道布置在礦體東部下盤合適位置。主斜坡道主要作用是從井下運送礦石到地面,兼運送材料、設(shè)備；由于礦體沿走向方向延伸較長，礦體平均傾角在30°左右，斜坡道采用折反式斜坡道。

斜坡道斷面采用三心拱形式。斜坡道的坡度取i=15%（坡度8.5°），過渡段減小。為提高行車穩(wěn)定性，確保行車安全，在斜坡道彎道處應(yīng)加寬，外側(cè)應(yīng)加高。每隔100～200 m設(shè)置一個會車道，會車道長度為15 m，斷面加寬并保證安全間隙。盡量將中段、分段石門入口等處兼作會車道，以減少工程量。

主斜坡道的路面，推薦使用塊石、石子路面或者混凝土硬化路面。根據(jù)施工中揭露的巖層情況和斜坡道使用年限，綜合考慮確定斜坡道的支護(hù)形式。

副豎井布置在工業(yè)場地，主要用于提升人員、設(shè)備、材料，兼做進(jìn)風(fēng)井。確定井筒位置后，施工工程探測鉆孔，了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，為施工收集第一手資料。

風(fēng)井布置在礦體上盤平坦處，主要用于礦井內(nèi)通風(fēng)，兼做安全出口。采用單翼對角式通風(fēng)方式，風(fēng)井為斜井。通風(fēng)網(wǎng)路為新鮮風(fēng)流從副豎井進(jìn)入，經(jīng)各中段石門、運輸平巷、穿脈巷、采場天井到達(dá)各采場作業(yè)點，污風(fēng)通過天井匯集至回風(fēng)巷，最終由回風(fēng)斜井排出地表。

此開拓方式由主斜坡道完成礦石、毛石的運輸任務(wù)，通過斜坡道用無軌設(shè)備將礦、毛石運到地表堆放場，也可以直接運送至選廠儲料間。

井下排水要求巷道坡度為3‰～5‰，同時砌筑水溝，將水收集到臨時水倉內(nèi)或者收集到中段水倉內(nèi)。涌水收集至臨時水倉后，經(jīng)沉淀凈化后用于鑿巖、降塵等。收集中段水倉內(nèi)，集中排到地表。為了保持道路的良好條件，水溝一般采用開敞式，并要定期進(jìn)行清理，保證通暢，為避免水溝內(nèi)的水向路基滲透，水溝底板應(yīng)比路基巖面超深200 mm。

1.4 開拓方案比選

根據(jù)備選的開拓方案進(jìn)行技術(shù)比較：

豎井開拓的主要優(yōu)點是投產(chǎn)后運營成本低，生產(chǎn)能力大而可靠；主要缺點是設(shè)備、設(shè)施復(fù)雜，前期投資大，施工難度大，要求有穩(wěn)定可靠的電源供電，耗電量大。斜坡道開拓的主要優(yōu)點是施工靈活機(jī)動，可邊開拓邊探礦邊組織生產(chǎn)，生產(chǎn)能力接續(xù)快，運輸工作不依賴電力供應(yīng)；主要缺點是開拓工程量大，通風(fēng)困難，運營成本高。豎井—斜坡道聯(lián)合開拓兼具以上二者的優(yōu)缺點，機(jī)動靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但投資較大。

考慮到礦山的實際情況，再從井巷工程量和投資方面對三個方案進(jìn)行比較。豎井開拓井巷工程投資較少，斜坡道開拓次之，豎井—斜坡道聯(lián)合開拓井巷工程投資最大。但是豎井的井筒支護(hù)、裝備和配套設(shè)備的費用遠(yuǎn)比斜坡道大，這樣最終的投資可能是豎井開拓和豎井—斜坡道聯(lián)合開拓投資相當(dāng)，斜坡道開拓相對較少。本方案建議首選豎井+斜坡道聯(lián)合開拓方案。

2 結(jié)論

1）豎井開拓。運輸系統(tǒng)集中，提升能力大，生產(chǎn)期運營成本低，但施工難度大，地表工業(yè)場地大、配套設(shè)備、設(shè)施多，井口選址困難，若井口位置向下盤移動，則要加大工程量和投資，延后工期。屬一次投資、一步到位的投資形式，在基建期生產(chǎn)性工程無法啟動，總工期較長。

2）斜坡道開拓。地表設(shè)施較少，施工簡單，靈活機(jī)動，可邊開拓邊探礦，容易形成早期生產(chǎn)能力，井巷工程可以根據(jù)需要分批次投入。但由于主要使用無軌設(shè)備，油煙污染嚴(yán)重，通風(fēng)效果較差。

3）豎井＋斜坡道聯(lián)合開拓。兼具以上二者的優(yōu)缺點，機(jī)動靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，豎井系統(tǒng)和斜坡道系統(tǒng)能夠分開獨立組織施工，最后進(jìn)行貫通，對測量工作要求較高。

[1] 吳統(tǒng)順.采礦手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 張成祥.地下礦山斜井與豎井開拓及提升方式的比較分析[J].采礦技術(shù)，2003（9）：23.

（編輯：苗運平）

Discussion on Selection and Comparison of Underground Mine Development Scheme

Xue Jiangbo
（Shanxi Third Geological Engineering Exploration Institute,Jinzhong Shanxi 030600）

The selection and comparison of deposit development scheme is an important work in mine construction process.In meeting technical feasibility conditions,reasonable choice of development methods shortens construction period and reduces the investment.Takingthe actual selection and comparison ofdevelopment scheme as an example,the key points of it are introduced and analyzed.

development scheme,shaft development,ramp development

TD856.1

A

1672-1152（2017）04-0136-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.50

2017-04-25

薛江波（1982—），男，畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，碩士研究生，工程師，從事采礦專業(yè)的研究。