某礦山斜坡道與豎井開拓方案比較研究

楊成林

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

礦床開拓是為了進(jìn)行礦床開采由地表開鑿至礦體的主要井巷所組成的綜合性工程。開拓系統(tǒng)是地下礦山最重要的系統(tǒng)，對(duì)礦山安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)起著決定性作用。隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)無(wú)軌礦用設(shè)備日趨成熟，設(shè)備價(jià)格逐漸被各類礦山企業(yè)所接受；因此，目前采用無(wú)軌斜坡道開拓的礦山越來(lái)越多，特別是埋深較淺的礦山。斜坡道開拓系統(tǒng)一般采用柴油驅(qū)動(dòng)的無(wú)軌設(shè)備，建設(shè)安裝要求較低，管理較簡(jiǎn)單，同時(shí)機(jī)械化程度較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較??；但運(yùn)營(yíng)成本較高。而豎井開拓系統(tǒng)雖然運(yùn)營(yíng)成本較低，但采用電力驅(qū)動(dòng)的有軌設(shè)備，建設(shè)安裝要求較高，管理較復(fù)雜，同時(shí)機(jī)械化程度較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大[1-5]。本文以某礦山為例，對(duì)無(wú)軌斜坡道開拓系統(tǒng)與豎井開拓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)地技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，揭示了這兩種開拓系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的差異，供類似礦山開拓系統(tǒng)借鑒。

1 項(xiàng)目概況

某礦山規(guī)模為1 kt/d，330 kt/a。地面標(biāo)高為150～450 m，礦體賦存標(biāo)高為132～-571 m，礦體埋深100～600 m。礦體走向85°～110°，傾向南，傾角20°～65°，厚度1.00～31.56 m，礦巖較穩(wěn)固。該礦山采用分期開采，一期開采范圍為-60 m以上的礦體，后期開采范圍為-60 m以下的礦體。一期開采范圍的深度為210～510 m。礦體緊靠礦區(qū)北部，而礦體下盤礦區(qū)北部有多個(gè)相鄰的礦權(quán)，如圖1所示。

圖1 相鄰礦權(quán)關(guān)系

2 開拓系統(tǒng)擬定

根據(jù)礦體厚度、礦體傾角以及礦巖穩(wěn)固性等條件，采礦方法選用分段空?qǐng)龇ㄅc留礦全面法[6]。礦體厚度＞5 m時(shí)，采用分段空?qǐng)龇?；礦體厚度＜5 m，采用留礦全面法。為了便于礦塊布置，中段高度設(shè)為40 m，將一期開采范圍內(nèi)礦體劃分為4個(gè)中段：60 m、20 m、-20 m、-60 m，同時(shí)設(shè)100 m回風(fēng)水平。

根據(jù)開采規(guī)模與礦體賦存等條件，可選擇的開拓系統(tǒng)有豎井開拓、斜井開拓與斜坡道開拓3種開拓方法。然而，采用斜井開拓須把斜井布置在礦體下盤，而礦體又直接與礦區(qū)北部邊界接觸；因此，斜井口須設(shè)置在北部礦權(quán)范圍之外，且采用斜井開拓需設(shè)置主、副兩條斜井，工程量大。因此，本研究不考慮斜井開拓系統(tǒng)，僅對(duì)豎井與斜坡道開拓兩個(gè)方案進(jìn)行比較。

2.1 無(wú)軌斜坡道開拓（方案1）

在選廠附近約156 m標(biāo)高處沿礦區(qū)中部4線設(shè)置1條斜坡道至開采中段，擔(dān)負(fù)全礦人員、材料、設(shè)備、礦石、廢石的運(yùn)輸；在4線附近礦體下盤設(shè)置1條進(jìn)風(fēng)管纜井，作為全礦主要的進(jìn)風(fēng)、壓氣、供水、排水、電纜等管纜的通道；在礦區(qū)東西兩端各設(shè)1條回風(fēng)井，用作全礦的回風(fēng)通道。礦石與廢石均采用鏟運(yùn)機(jī)直接裝入汽車，通過斜坡道運(yùn)至選廠。無(wú)軌斜坡道開拓方案示意，如圖2所示。

圖2 方案1開拓系統(tǒng)示意

2.2 豎井開拓（方案2）

把方案1的進(jìn)風(fēng)管纜井?dāng)嗝婕哟?，設(shè)置為罐籠豎井，擔(dān)負(fù)全礦人員、材料、設(shè)備、礦石、廢石的提升任務(wù)，并作為全礦主要的進(jìn)風(fēng)、壓氣、供水、排水、電纜等管纜的通道，在礦區(qū)東西兩端各設(shè)1條回風(fēng)井，作為全礦的回風(fēng)通道。礦石與廢石分別通過采場(chǎng)礦石溜井與廢石溜井下放至中段有軌水平，通過中段電機(jī)車運(yùn)輸至罐籠豎井提出地表，再通過汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至選廠，轉(zhuǎn)運(yùn)距離約1 km。豎井開拓方案示意，如圖3所示。

圖3 方案2開拓系統(tǒng)示意

3 方案比較

兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見表1。由表1可知：1）方案1只需開拓至20 m標(biāo)高，而方案2需開拓至-60 m標(biāo)高。方案1中進(jìn)風(fēng)管纜井與方案2中豎井相比，斷面面積要小很多，且不需要裝備。因此，方案1的斜坡道+進(jìn)風(fēng)管纜井的投資與方案2豎井的投資差不多。2）雖然方案1的運(yùn)輸巷道斷面面積比方案2大，但方案1采用無(wú)軌設(shè)備運(yùn)輸,不需要鋪軌架線，且車場(chǎng)的長(zhǎng)度比方案2的小，因此兩個(gè)方案運(yùn)輸巷道的投資差不多。3）方案1的提升運(yùn)輸設(shè)備只需6輛10 t的井下汽車，投資為480萬(wàn)元；而方案2同時(shí)需要提升機(jī)與電機(jī)車，其中使用提升機(jī)還需要在井口設(shè)井架與提升機(jī)房，投資為1 270萬(wàn)元，電機(jī)車的投資為240萬(wàn)元。因此，在提升運(yùn)輸設(shè)備投資方面，方案1比方案2節(jié)省1 000萬(wàn)元左右。4）經(jīng)營(yíng)費(fèi)方面，雖然方案1汽車運(yùn)輸單位成本較高，但不需要轉(zhuǎn)運(yùn)，可直接由采場(chǎng)運(yùn)輸至選廠。而方案2雖然從采場(chǎng)至地表的有軌運(yùn)輸與豎井提升單位成本較低，但該方案物料提出井口后，還需要用汽車轉(zhuǎn)運(yùn)1 km至選廠；總體經(jīng)營(yíng)費(fèi)雖較低，但節(jié)省費(fèi)用總額卻并不多，每年僅能節(jié)省39萬(wàn)元。5）從綜合經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用現(xiàn)值上看，方案1比方案2節(jié)省690萬(wàn)元。6）方案1基建開拓深度淺，且無(wú)需井筒裝備、井架建設(shè)、提升機(jī)安裝等，基建時(shí)間少。

表1 開拓方案比較

基于上述分析得出：相較于方案2，方案1的投資較小、經(jīng)營(yíng)費(fèi)較高、總體經(jīng)濟(jì)效益較好，基建時(shí)間短，生產(chǎn)環(huán)節(jié)較少，且采用無(wú)軌設(shè)備簡(jiǎn)單靈活，便于管理，故擬選方案1。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某礦山采用無(wú)軌斜坡道與豎井開拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，分析得出兩種開拓方式在各個(gè)環(huán)節(jié)的差異。與豎井開拓方案相比，無(wú)軌斜坡道開拓投資較小、經(jīng)營(yíng)費(fèi)用較高，基建速度較快，管理較簡(jiǎn)單。

一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)埋深較淺的礦山，豎井開拓方案提升經(jīng)營(yíng)費(fèi)小的優(yōu)勢(shì)并不明顯，而無(wú)軌斜坡道開拓方案采用汽車運(yùn)輸雖然經(jīng)營(yíng)費(fèi)稍高，但其基建時(shí)間短、機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)勢(shì)較明顯。因此，在埋深較淺的礦山可優(yōu)先考慮采用無(wú)軌斜坡道開拓方案。