紅透山礦深部礦床開(kāi)采接續(xù)開(kāi)拓系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)探討

高桂榮

（中國(guó)有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司 生產(chǎn)技術(shù)處，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦已經(jīng)經(jīng)過(guò)了50多年的開(kāi)采，其銅鋅礦資源越來(lái)越少，因此，穩(wěn)定生產(chǎn)能力已經(jīng)成為了紅透山礦目前面臨的巨大挑戰(zhàn)[1]。目前紅透山礦的主要資源集中在最深部的采礦中段，也就是-827m中段以下更深部區(qū)域，其資源儲(chǔ)量在430萬(wàn)噸左右。因此，深部礦床開(kāi)采接續(xù)開(kāi)拓系統(tǒng)工程是目前紅透山礦采礦的主要研究課題[2]。

1 深部開(kāi)采過(guò)程中的安全隱患分析

紅透山礦建礦于1958年，礦脈成東西走向，水平長(zhǎng)度2500m，水平厚度0.5m～160m，開(kāi)采深度1257m。礦體有近水平、緩傾斜、急傾斜、反傾斜等狀況，時(shí)目前國(guó)內(nèi)金屬礦中較為復(fù)雜難采的深井礦山之一。紅透山礦的成礦物質(zhì)主要來(lái)源是由于太古宙早期的海底火山噴發(fā)活動(dòng)而產(chǎn)生。巖性為石英閃長(zhǎng)巖、橄欖巖、鈉長(zhǎng)偉晶巖、輝綠巖、玄武巖等等，其礦巖堅(jiān)硬且完整性好[3]。但是紅透山礦深部礦床開(kāi)采還存在一些問(wèn)題，主要是地壓?jiǎn)栴}突出，易導(dǎo)致高強(qiáng)度的巖爆現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)生落盤，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。下面將對(duì)其開(kāi)采過(guò)程中的安全隱患和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析[4]。

首先紅透山礦負(fù)責(zé)的地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致其極易因?yàn)轳薨櫂?gòu)造而引起落盤，因?yàn)榧t透山礦為近似直立的樞紐傾豎式褶皺，礦體非常容易受到褶皺的影響，隨著褶皺面而變得彎曲。且礦巖間的褶皺結(jié)構(gòu)在未揭露前還沒(méi)有儀器可以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。

其次是由于地壓活動(dòng)而引起的落盤，礦井開(kāi)挖過(guò)程中巖體由于受到擾動(dòng)，其應(yīng)力會(huì)重新分布，一般是在礦柱和巷道的拱肩部位。而且地應(yīng)力會(huì)隨著開(kāi)采深度的增加而增加，特別是紅透山的開(kāi)采深度超過(guò)1000m，且其礦體結(jié)構(gòu)為傾豎褶皺，所以，其地壓活動(dòng)會(huì)更加的頻繁。而地壓活動(dòng)的外在表現(xiàn)為巖爆，一般為彈射、劈裂、坍塌等，紅透山礦的地壓活動(dòng)一般為片幫、劈裂，并且伴有巨大的聲響。

針對(duì)以上兩種紅透山礦開(kāi)采中的主要安全隱患，本文給出了以下應(yīng)對(duì)措施。

首先是針對(duì)落盤現(xiàn)象，主要采取錨索支護(hù)技術(shù)，即將鋼絞線裝入錨索孔中，并注入水泥砂漿，進(jìn)而增加巖體的應(yīng)力和強(qiáng)度，維護(hù)巖體穩(wěn)定。巖體軸向應(yīng)力會(huì)隨著錨索的深度先增加后減少。圍巖在預(yù)應(yīng)力下會(huì)壓縮，而由于錨索的作用可以形成承載拱結(jié)構(gòu)，進(jìn)而穩(wěn)定圍巖，提高其內(nèi)在抗力。所以，在沒(méi)有大破壞的情況下，錨索支護(hù)可以調(diào)整圍巖應(yīng)力，提高巖體的承載能力和穩(wěn)定性。

其次針對(duì)巖爆措施主要是采取隔板作業(yè)的制度，因?yàn)閹r爆主要是在爆破后的3h之內(nèi)發(fā)生，因此，爆破后間隔1或2個(gè)班次進(jìn)行爆破現(xiàn)場(chǎng)可以較好的避免因爆破引起的冒落。爆破會(huì)破壞圍巖應(yīng)力場(chǎng)的平衡狀態(tài)，促進(jìn)巖體裂紋的生長(zhǎng)發(fā)育，但是隨著時(shí)間推移，圍巖又會(huì)恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，可以通過(guò)威震監(jiān)測(cè)和聲射測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證，因此，要等圍巖穩(wěn)定后再進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

2 紅透山礦深部礦床開(kāi)采接續(xù)開(kāi)拓系統(tǒng)工程分析研究

紅透山礦深部礦床開(kāi)采接續(xù)開(kāi)拓系統(tǒng)工程的實(shí)施主要是為了在穩(wěn)定現(xiàn)有產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。計(jì)劃在-827m中斷以下進(jìn)行開(kāi)采，預(yù)期開(kāi)采成功后產(chǎn)量將提升30%左右。

深部礦體的開(kāi)采主要包含了兩段接力豎井，即明罐籠井、東翼明風(fēng)井、東翼盲罐籠井以及東翼盲箕斗井四條。其中明罐籠井主要用于人員、設(shè)備以及材料的運(yùn)送，礦石和廢石的輔助提升，以及深部回采區(qū)域的入風(fēng)井，還可以在開(kāi)采東翼時(shí)作為補(bǔ)充安全出口。該罐籠井需要提升機(jī)進(jìn)行配合，提升機(jī)通過(guò)平硐在312m標(biāo)高和新設(shè)工業(yè)場(chǎng)地相連，人員、材料以及礦石等通過(guò)平硐進(jìn)出豎井。東翼明風(fēng)井是開(kāi)采的主回風(fēng)井。

除了以上主要豎井結(jié)構(gòu)外，還需要排水、供水系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、充填系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)的配合，其中排、供水系統(tǒng)深部采礦將采用集中排水的方式，設(shè)置永久水倉(cāng)，將深部礦區(qū)的水排至原有排水系統(tǒng)后，再排至地表。供水由設(shè)在中段的水池供給。

供風(fēng)系統(tǒng)由于礦井較深，需要在其中段新建坑內(nèi)空壓機(jī)站，確保盲豎井以下的采掘供風(fēng)。目前紅透山礦的充填站位于近地表253m的平硐內(nèi)，采用尾砂充填法，充填材料混合后由管路下放到各生產(chǎn)中段。但是深部礦井距離原充填站太遠(yuǎn)，導(dǎo)致管路壓力較大，因此需要在合適的中段位置建設(shè)接力充填站，以滿足深部采取區(qū)域接續(xù)充填的需要。供電系統(tǒng)是在原有變壓器的二次側(cè)架設(shè)兩條架空線路到新建的坑口變配電所。

本次深部開(kāi)采沒(méi)有在原有的采礦系統(tǒng)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的延深，而是在考慮深部礦體賦存條件的基礎(chǔ)上，在礦體東部建立新的開(kāi)采系統(tǒng)，解決了中段開(kāi)拓距離遠(yuǎn)、長(zhǎng)距離運(yùn)輸以及嚴(yán)重干擾現(xiàn)有開(kāi)采系統(tǒng)等問(wèn)題。

另外，本文中使用礦體上盤設(shè)置地表明豎井來(lái)替代礦體下盤豎井。同時(shí)本文設(shè)置井下空壓機(jī)站，避免了供風(fēng)系統(tǒng)線路長(zhǎng)、投資大、維護(hù)難以及阻力損失大等問(wèn)題。另外建設(shè)超長(zhǎng)水池，合理利用井下礦泉水資源，可以保證水制冷的效果。

3 總結(jié)

紅透山是我國(guó)最主要的銅鋅礦產(chǎn)地，但是隨著開(kāi)采的日益增加，其產(chǎn)量也在逐年減少，因此，進(jìn)行深部礦床的開(kāi)采成為了其提高產(chǎn)量的主要方式。但是深部開(kāi)采存在較多的安全隱患，主要為紅透山礦本身地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地壓活動(dòng)等造成的落盤、巖爆等。本文針對(duì)這些安全隱患提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

進(jìn)而對(duì)紅透山礦深部礦床開(kāi)采接續(xù)開(kāi)拓系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，本文選擇在紅透山礦東部重新建立開(kāi)采系統(tǒng)，并從礦體上盤地表明豎井設(shè)置、供風(fēng)系統(tǒng)、分段高度、礦石運(yùn)輸體系、運(yùn)輸?shù)澜Y(jié)構(gòu)等各個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高了深部開(kāi)采的安全性和工作效率，為提高紅透山礦的產(chǎn)量做出了巨大的貢獻(xiàn)，同時(shí)希望能夠給類似的深部礦床開(kāi)采提供一定的參考。