廣西某錫礦深部開拓方案優(yōu)選

葛文杰

(長沙有色冶金設計研究院有限公司)

廣西某錫礦礦區(qū)屬中低山地形，標高623.2～932.7 m，山脈一般呈NW—SE向延伸，地勢南低北高，溝壑縱橫，切割較劇，地表水系不發(fā)育。該礦山為一座開發(fā)近20 a的老礦山，由于前期建設中采用邊探邊采形式，因此開拓方式采用盲斜井多段接力提升，從而導致礦石、廢石、人員、設備、材料需要進行3～4級接力提升方可到達地表(或工作面)，生產效率極低、成本高、管理難度非常大，通風困難，人員工作環(huán)境差。近年來，礦區(qū)深部-250～-400 m水平探明了大量礦體，能夠滿足礦山正常生產10 a?？紤]到新探明的礦體埋深超過千米，為對該類礦體進行安全高效開采，對開拓系統(tǒng)進行改造勢在必行。本研究結合該礦深部開拓現(xiàn)狀、礦山交通、地形地貌、經濟性等因素對深部礦體的開拓方案進行設計和優(yōu)選。

1 開拓方案設計

根據礦山現(xiàn)狀及相關實踐經驗[1-5]，考慮到深部采深已經達到1 000 m左右，屬于深井開采，本研究設計了4種開拓方案：方案Ⅰ，新建組合井開拓方案；方案Ⅱ，盲組合井開拓方案；方案Ⅲ，明箕斗井、盲組合井聯(lián)合開拓方案；方案Ⅳ，盲斜井方案。

1.1 方案Ⅰ

方案Ⅰ采用組合豎井開拓方式(圖1)，井筒布置于擬建選廠的藥劑制備車間附近，井筒口坐標為X=2 746 699.810 m、Y=36 457 721.530 m、Z=721 m(圖2)。

1.2 方案Ⅱ

圖1 方案Ⅰ開拓系統(tǒng)示意

圖2 新建組合井位置示意

為節(jié)省工程量，充分利用原有設施，方案Ⅱ中井筒布置于200 m中段(礦體端部南側)，井筒口坐標為X=36 458 214.350 m、Y=2 747 463.110 m、Z=200 m。井筒凈直徑5.5 m，最低生產中段位于-399.82 m 水平(采礦證最低標高)，皮帶裝礦水平位于-430 m 標高，井底標高-470 m，井深725 m。組合井內布置1套箕斗和罐籠互為配重的提升系統(tǒng)，箕斗擔負全礦礦石(1 000 t/d)、廢石(150 t/d)提升任務，罐籠擔負人員、材料設備提升任務。設計在-200，250，-300，-399 m中段設置單面馬頭門。-250，-300，-350 m中段礦石、廢石通過溜井下放至-430 m皮帶裝礦中段，由箕斗提升至200 m 中段后，通過電機車運輸，卸至2#盲斜井附近的溜井，由現(xiàn)有的2#盲斜井+探采斜井接力提升出地表。人員、材料等通過現(xiàn)有罐籠井(六大隊)→200 m運輸巷道→盲組合井到達各中段(圖3)。

1.3 方案Ⅲ

為減少200 m中段的主提升環(huán)節(jié)，方案Ⅲ將2#盲斜井+探采斜井的接力方式變更為箕斗井提升方式[6-8]。該方案擬采用明箕斗井、盲組合井聯(lián)合開拓方式，明箕斗井井筒布置于擬建選廠的藥劑制備車間附近，井筒口坐標為X=2 746 699.81 m、Y=36 457 721.53 m、Z=721 m。井筒凈直徑4 m，最低服務中段為200 m轉運中段，皮帶裝礦水平位于170m標高，井底標高130m，井深591m?；肪畠炔贾?套箕斗和平衡錘互為配重的提升系統(tǒng)，箕斗擔負全礦礦石(1 000 t/d)、廢石(150 t/d)提升任務，原罐籠井(六大隊)擔負人員、材料設備提升任務(圖4)。

圖3 方案Ⅱ開拓系統(tǒng)示意

圖4 方案Ⅲ開拓系統(tǒng)示意

1.4 方案Ⅳ

礦區(qū)原7#盲斜井已開拓至-250 m中段，據實測已經偏離了主礦體。方案Ⅳ設計在-250 m中段新建1條9#盲箕斗斜井來接替7#盲斜井，擔負-200 m 中段以下1 000 t/d礦石提升任務，提升機房布置于-250 m中段，最低裝礦中段為-399 m中段，斜井角度25°，服務中段為-300，-350，-399 m 中段。目前8#盲斜井已經開拓至-250 m中段，方案Ⅳ將原有的8#盲斜井進行了延深，擔負-200 m水平以下的人員材料提升任務。最低裝礦中段為-399 m中段，斜井角度為28°，提升機房位于-200 m中段，服務中段為-250，-300，-350，-399 m中段。礦石通過9#盲斜井提升，而后依次通過7#盲斜井、3#盲斜井、2#盲斜井、探采斜井到達地表。人員及材料由地表、罐籠豎井(六大隊)、4#盲斜井、6#盲斜井、8#盲斜井到達-200 m中段以下各工作面。該方案原理如圖5所示。

圖5 方案Ⅳ開拓系統(tǒng)示意

2 開拓方案優(yōu)選

方案Ⅰ可比基建井巷工程量為8 854 m、115 745.79 m3，可比投資為27 050.33萬元，可比凈現(xiàn)值為73 429.57萬元。該方案的優(yōu)點為：①人員、材料、廢石運輸環(huán)節(jié)少，人員少，能耗低；②排水系統(tǒng)采用1段排水，能耗低，人員少；③通風效果好，能耗低；④可比凈現(xiàn)值(73 429.57萬元)低。不足有：①石門長，基建時間(3 a)長，工程量大；②開工建設時，馬頭門數量較少，不利于基建中段開拓，施工組織管理難度較大，會在一定程度上影響現(xiàn)有的井下生產活動；③中段直接通過斜坡道連接，供水管道線路較長[9-10]。

方案Ⅱ的可比基建井巷工程量為8 458 m、116 300.78 m3，可比投資為22 248.68 萬元，可比凈現(xiàn)值為79 183.15 萬元。方案Ⅲ的可比基建井巷工程量為9 606 m、132 760.00 m3，可比投資為27 578.66萬元，可比凈現(xiàn)值為76 651.62萬元。方案Ⅲ與方案Ⅱ的技術特點相近。方案Ⅲ的主要優(yōu)點為：①相對于方案Ⅱ，礦石、廢石倒運環(huán)節(jié)少；②地面豎井提升與選廠有機融合，減少了地面倒運緩解；③基建速度相對于方案Ⅰ快。不足在于：①出渣需要倒運，導致掘進成本相對高；②與方案Ⅱ相比，地表建設需要征地，前期準備時間長；③與方案Ⅰ相比，兩段排水，人員設備多；④通風線路相對于方案Ⅰ較復雜。

方案Ⅳ的可比基建井巷工程量為7 268.95 m、76 635.45 m3，可比投資為11 500.00萬元，可比凈現(xiàn)值為72 832.58萬元。該方案的主要優(yōu)點為：①工程量少，投資少；②前期準備時間短，地表豎井建設無需征地；③充分利用原有設施，基建速度快；缺點為：①出渣需要多次倒運，導致掘進成本較高；②通風線路長，能耗高，地下工作條件差；③多級排水，多級提升，人員和設備多；④整個系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，不安全因素多，無法滿足礦山現(xiàn)代化建設要求。

經過綜合分析，雖然方案Ⅰ比方案Ⅳ的可比凈現(xiàn)值高596.99萬元，但該方案的提升、排水、通風、運輸環(huán)節(jié)簡單，盡管基建時間相對較長，但從礦山可持續(xù)發(fā)展角度考慮，本研究推薦采用方案Ⅰ進行深部開拓系統(tǒng)建設。

3 結 語

隨著廣西某錫礦開采深度逐步增大，原有的斜井開拓系統(tǒng)雖然能夠滿足生產需要，但是由于多段倒運，導致生產成本增高，不安全因素增多，通風系統(tǒng)不順暢，影響了礦山安全高效開采。為此，本研究對該礦深部開拓系統(tǒng)進行了方案設計和優(yōu)選，認為新建組合井開拓方案(方案Ⅰ)較優(yōu)，適合于該礦生產實際情況。

參 考 文 獻

[1] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

[2] 鐘 勇，林 堯，王瑛毅.上宮金礦深部開拓系統(tǒng)方案優(yōu)選[J].黃金，2017，38(1)：32-36.

[3] 張 柬，袁志安，李杰瓊.四棵楊樹、新嶺礦區(qū)開拓方案的優(yōu)化比較[J].有色礦冶，2016，32(6)：13-16.

[4] 馬 秋，康永紅，周擴全.基于模糊層次分析法的礦山開拓系統(tǒng)優(yōu)化選擇[J].有色金屬設計，2016，43(3)：10-14.

[5] 甄翠敏，張志禮，李巧玲，等.礦床開拓系統(tǒng)選擇專家系統(tǒng)[J].河北冶金，2000(3)：9-11.

[6] 涅克拉索夫，列修克夫，鄒 霞.地下開采最佳開拓系統(tǒng)的選擇[J].國外金屬礦山，1992(6)：46-47.

[7] 云慶夏，黃凱明.確定地下礦開拓系統(tǒng)的遺傳算法[J].金屬礦山，2001(2)：16-19.

[8] 黃光球，桂中岳.地下礦開拓運輸系統(tǒng)優(yōu)化的遺傳算法[J].有色礦冶，1997(3)：7-12.

[9] 魏一鳴，胡清淮.確定地下礦開拓運輸系統(tǒng)的網絡算法模型[J].昆明工學院學報，1995(1)：15-21.

[10] 朱鴻德，林吉飛，夏建波，等.地下礦山開拓系統(tǒng)二維三維一體化設計方法及應用[J].昆明冶金高等?？茖W校學報，2015，31(5)：10-19.