露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案的確定原則

李鵬 貴州開(kāi)磷有限責(zé)任公司

一、綜述

露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采是集露天和地下兩種工藝優(yōu)點(diǎn)為一體的綜合性開(kāi)采技術(shù)，地下開(kāi)拓系統(tǒng)與露天開(kāi)拓系統(tǒng)的銜接，是實(shí)現(xiàn)兩種工藝優(yōu)點(diǎn)為一體的關(guān)鍵所在。目前，我國(guó)已經(jīng)實(shí)施露天轉(zhuǎn)地下的礦山，由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和必要的技術(shù)支撐，轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山的開(kāi)拓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、礦石的溜破運(yùn)輸系統(tǒng)往往與露天脫節(jié)，造成露天與地下開(kāi)采系統(tǒng)的不配套、不協(xié)調(diào)。不僅造成資金的浪費(fèi)。

而且導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效率強(qiáng)化開(kāi)采。因此，本文基于露天轉(zhuǎn)地下相互協(xié)調(diào)安全高效開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)的研究，提出了露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案的確定原則，并對(duì)實(shí)現(xiàn)原則的途徑進(jìn)行了分析，以期對(duì)我國(guó)即將實(shí)施露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山有所指導(dǎo)。

二、開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案

露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山，實(shí)質(zhì)上是對(duì)同一個(gè)礦床采用露天與地下兩種開(kāi)采工藝進(jìn)行開(kāi)采，因而存在著兩種開(kāi)采工藝系統(tǒng)相互結(jié)合與利用的可能。在對(duì)露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)礦床的賦存特征，充分利用露天與地下開(kāi)采工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)，發(fā)揮各自工藝的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)兩大開(kāi)采系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，有利于提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。依據(jù)礦山地下和露天開(kāi)采系統(tǒng)在開(kāi)拓與采礦工藝上的聯(lián)系程度不同，露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山的開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方式，可歸納為露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采獨(dú)立開(kāi)拓系統(tǒng)、局部聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)以及聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)三種。

文獻(xiàn)[1]對(duì)三種方式的特點(diǎn)、適用性、使用案例及應(yīng)用前景，進(jìn)行了較為詳盡的描述。根據(jù)目的和用途的不同，按主要開(kāi)拓工程的類型，露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山的開(kāi)拓系統(tǒng)銜接，可分為豎井、斜井、斜坡道、溜井和平硐(平巷)銜接方案五種類型。對(duì)于這些方案的優(yōu)缺點(diǎn)及滿足條件，很容易從相關(guān)的文獻(xiàn)資料中找到。應(yīng)該指出，露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山，在其地下開(kāi)拓方案選擇時(shí)，并不一定是單一選用上述五種方案的某一種方式，而是結(jié)合深部礦床的賦存特征及開(kāi)采技術(shù)條件、露天坑的開(kāi)采現(xiàn)狀與邊坡穩(wěn)定性狀況、露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的生產(chǎn)規(guī)模規(guī)劃、地下礦山建設(shè)投入的工程量與資金總額、基本建設(shè)的周期與投達(dá)產(chǎn)期限和投資回收期、礦產(chǎn)資源的利用程度與礦石回收率、企業(yè)對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的高低和將來(lái)生產(chǎn)成本與利潤(rùn)總額的期望、開(kāi)采方案對(duì)安全、環(huán)保和土地保護(hù)方面要求的滿足程度，以及地下開(kāi)采系統(tǒng)與已有露天生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)合程度等因素，綜合選取一種或多種方案，共同完成對(duì)擬開(kāi)采資源的開(kāi)拓方案。根據(jù)主體工程與露天坑的相互位置關(guān)系，上述五種方案可分為露天開(kāi)采境界內(nèi)開(kāi)拓方案、境界外開(kāi)拓方案和混合開(kāi)拓方案三大類。

三、開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案的確定原則

（一）地下開(kāi)采系統(tǒng)工程量最小原則

某種意義上講，在滿足各種工程使用功能的前提下，最大限度地減少地下開(kāi)采系統(tǒng)的基建工程量，對(duì)加快開(kāi)采系統(tǒng)的建設(shè)速度，減少工程的建設(shè)資金投入和降低將來(lái)的工程維護(hù)費(fèi)用，都具有重要的意義。如在確保工程不受邊坡穩(wěn)定性影響的前提下，盡可能利用露天開(kāi)拓深度，將風(fēng)井、斜坡道等工程布置于露天采坑內(nèi)等。

（二）地下開(kāi)采系統(tǒng)建設(shè)工期最短原則

加快地下開(kāi)采系統(tǒng)的建設(shè)速度，對(duì)于礦山生產(chǎn)能力的平穩(wěn)過(guò)渡有著重要的作用。露天礦生產(chǎn)后期，隨著露天坑的開(kāi)采深度不斷加大，邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題也越來(lái)越大，礦山的生產(chǎn)能力也不斷下降。為維持礦山生產(chǎn)的均衡持續(xù)發(fā)展，礦山開(kāi)采由露天轉(zhuǎn)為地下的迫切性加劇。因此，提高各類工程的施工速度，和盡可能減少工程建設(shè)工期關(guān)鍵線路上的開(kāi)拓工程量，是對(duì)縮短地下開(kāi)采系統(tǒng)建設(shè)工期的關(guān)鍵問(wèn)題。

（三）礦床開(kāi)采成本最小原則

從某種意義上講，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的宗旨，是以最小的投入，通過(guò)物的活化勞動(dòng)獲取最大的利潤(rùn)。礦山企業(yè)對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)采，當(dāng)?shù)V產(chǎn)品和原材料價(jià)格不受市場(chǎng)波動(dòng)影響時(shí)，企業(yè)利潤(rùn)的大小與開(kāi)采成本的高低成反比，即開(kāi)采成本越高，所獲得的利潤(rùn)就越低，反之則相反。就我國(guó)鐵礦石開(kāi)采而言，近80%的鐵礦石來(lái)源于露天開(kāi)采。隨著露天開(kāi)采深度不斷加大，礦山的開(kāi)采技術(shù)條件不斷惡化，生產(chǎn)成本越來(lái)越高。露天開(kāi)采末期，由于邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題、運(yùn)輸距離不斷增加、排巖量增加、排土場(chǎng)占地面積不斷擴(kuò)大等，導(dǎo)致噸礦開(kāi)采成本不斷增長(zhǎng)，企業(yè)利潤(rùn)率下降。影響礦床開(kāi)采成本高低的因素較多，其中運(yùn)輸成本的高低與礦床開(kāi)拓系統(tǒng)方案有關(guān)。因此，為實(shí)現(xiàn)礦床開(kāi)采的成本最小化，在開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方面，對(duì)于礦石的運(yùn)輸，當(dāng)露天礦的運(yùn)輸成本較高而井下運(yùn)輸提升成本較低時(shí)，可以采用溜井銜接方案將露天礦采下的礦石下放到井下，利用地下井巷進(jìn)行運(yùn)輸提升，可以大大地減少運(yùn)距，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。為降低礦石的提升運(yùn)輸成本，主豎井位置的選擇，宜優(yōu)先考慮選礦廠的位置，使其距破碎站原礦倉(cāng)的距離最近，并采用皮帶運(yùn)輸方式，以減少地表礦石二次運(yùn)輸?shù)木嚯x和運(yùn)輸費(fèi)用。

（四）露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)備利用程度最高原則

露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山，充分利用礦山已有的運(yùn)輸設(shè)備及其配套設(shè)施，最大限度的發(fā)揮露天28生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的潛能，提高其利用率，在不同的時(shí)期起到不同的作用。在地下系統(tǒng)建設(shè)期間，有利于加快工程的建設(shè)速度和減少基建投資;在生產(chǎn)過(guò)渡期，對(duì)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)具有積極的作用，而在地下開(kāi)采系統(tǒng)投產(chǎn)后，則有利于降低生產(chǎn)成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

三、結(jié)語(yǔ)

露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案的合理與否，對(duì)于礦山地下開(kāi)采系統(tǒng)建設(shè)投資的大小，和礦山生產(chǎn)轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采方式后，能否順利按期達(dá)產(chǎn)和企業(yè)的盈利空間大小有著重要的影響。開(kāi)拓系統(tǒng)銜接方案的確定原則及其實(shí)現(xiàn)途徑的提出，無(wú)論是對(duì)實(shí)施露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山企業(yè)，還是對(duì)工程設(shè)計(jì)單位，都具有實(shí)際性的指導(dǎo)意義。