铜坑矿2#竖井排水排泥系统优化升级改造

2014-03-04韦敏康梁耀东李建辉张开盛

有色金属（矿山部分） 2014年2期

韦敏康，梁耀东，李建辉，张开盛

（1．广西华锡集团股份有限公司铜坑矿，广西南丹547207；2．柳州华锡有色设计研究院有限责任公司，广西柳州545000）

铜坑矿为国内大型有色金属地下矿山之一，是实现井下采掘大型无轨化与有轨电机车运输相结合的矿山。2#竖井为箕斗、罐笼混合井，肩负着车河供矿生产线的矿石提升及井下人员、材料的上下。由于在矿石提升过程中，矿浆跑坊及粉矿散落、430水平矿仓冲水流入等原因，2#竖井在长年运行过程中，井底出现矿浆堆积、结坊等问题，影响了2#竖井衔接中段的生产作业，并对箕斗提升的尾绳造成破坏，使竖井在提升过程中存在较大的安全隐患［1］。基于此，本矿在前期清理工作的基础上专门立项，重点对已有的清理工程进行改造［2－4］，彻底解决矿浆清理难、易跑坊、工人劳动强度高、清理成本高等问题。

1 2#竖井排水排泥现状

现阶段2#竖井矿浆清理方式主要以人工铲装和搬运为主，清理工程主要包括392水平、355水平和井底335水平，三处年清理费用高，并且由于455水平以下采场不断贯通上部火区采场，矿石中火烧灰含量逐年增多，造成人工清浆难度加大。加上近年来人工费用不断上涨，清浆费用也随之增加，直接造成矿山生产运营成本增加。目前各水平存在的问题主要包括以下几点：

392水平：近年来皮带漏出的矿浆逐渐增多，将矿浆铲上皮带时需先采用高风压冲走泥浆后再铲矿砂，导致流入335水平污水量增加；392～355水平的排水孔经常堵塞，清孔难度大，导致392水平积水沉砂增加；430水平矿仓冲水较多。

355水平：装岩机老化，故障多，维修时间长，且设备维修与清浆工作衔接差，耽误了清浆进度；2#竖井马头门泥浆深，人员通行困难。

井底335水平：335水平抽上来的水中含大量泥沙，使井底至沉淀仓段的水沟不通畅，路面到处有水，导致路面沉淀泥沙较多，还需进行二次清理。

目前的清浆方案存在如下问题：1）工人劳动强度大；2）清浆设备易损坏及备品备件耗量大，维修频繁；3）清浆工作与设备维修衔接差；4）装岩机容量小、易跑坊，电机车容易掉道；5）矿浆转运环节多，清浆队伍多，导致管理混乱。

2 改造方案选择

根据需要进行装浆出坊的现场来看，355水平跑坊块度为30～70mm，335水平跑坊块度为10～70mm，目前适合的装浆出坊机械有装岩机、耙碴机、铲运机等。为了有效利用铜坑矿的资源设备，主要考虑采用铲运机排泥出坊、电耙耙坊、耙碴机出坊等出坊方案。

通过对现有清浆方案和现有工程的分析，依照项目改造的目的与原则，提出了以下三种可行的改造方案：1）改造提升排泥斜井方案；2）新掘小铲车排泥斜道方案；3）新掘短竖井贯通2#竖井井底，同时施工沉淀及排水排泥运输巷道方案。综合考虑安全作业、人工劳动强度、人员定额、基建量、施工工期、清理工作机械化作业程度、运营成本等因素，最终选用方案三。

表1 三种方案对比Table 1 Comparison of three programs

根据设计指导思想，选取的施工方案应该符合以下条件：1）作业相对安全，工人劳动强度低，人员定额少；2）基建量少，施工工期短；3）清理机械化程度高，效率高；4）作业中段集中，管理环节少，转运环节少，运营成本低。通过方案对比，方案三较为合理，因此改造方案优先考虑方案三。

4 改造工程具体实施

根据方案三的基本思路，即将2#竖井井筒隔板延伸到341平台，拆除355水平马头门处斜板，将392水平皮带道的跑坊和泥浆以及355水平马头门处泥浆拦截到305水平，经沉淀后利用铲运机将泥饼倒入2m3矿车内，通过东副井提升到地面。在305水平布置清浆联道与坡度为10%的矿砂联道，从矿砂联道北端向上施工天井贯通2#竖井井底335水平，于矿砂联道两侧布置两“V”形沉淀池。沉淀池底板标高低于矿砂联道约1．5m，利用沉淀池与矿砂联道的高差，泥浆自发流进两侧沉淀池，经初次沉淀后的废水排往305水平水仓进行再次沉淀，最后进入水循环利用系统供305水平以下中段循环使用；矿砂用小铲车铲进2m3矿车，最后通过电机车运至主溜井。

项目整改后，305水平集中处理392水平皮带道、355水平马头门、井底335水平等三处的矿砂、泥浆及污水。设计每隔1个月清理一次沉淀池，两个沉淀池交替使用。根据近年来2#竖井每天处理泥浆16．1m3，含泥量30%计算，沉淀池有效容积V为150m3。根据沉淀池有效容积及小铲车工作尺寸，设计沉淀池规格为3．5m×2．8m，长度为30 m，有效沉积厚度为2m。

根据上述参数对沉淀池宽度B及长度L进行验算［5］：

其中涌水量Qmax＝50m3／h，平均水平流速v＝100mm／s，流动层深度h＝1m，系数a＝1．5，颗粒在静水中沉降速度v0＝9．6mm／s，v0的垂直分速度w＝0．05v0＝0．48mm／s。经计算后沉淀池宽度B＝0．04m＜3．5m，长度L＝16．4m＜30m。因此经验算，设计的沉淀池能达到沉淀要求。

改造工程具体实施，如图1、2所示：

1）从305水平210#线水仓附近布置一条运输联道贯通深部锌铜矿临时储水池，再向北施工矿砂联道，从矿砂联道北端向上施工排水排泥天井贯通335水平。

2）在矿砂联道南端布置倒车硐室以及装车硐室。

3）在矿砂联道两侧布置两个沉淀池，将泥浆进行沉淀。

4）为减少泥浆对尾绳的破坏以及确定泥浆顺利进入排水排泥天井，使2#竖井井筒内的隔板延伸至341平台，并拆除355马头门处斜板。

图1 305水平平面工程布置图Fig．1 Engineering layout on 305mlevel

5 结论

研究开发了一套适用于矿山竖井排水排泥系统清理作业清洁生产工艺，研究成果为我国类似金属矿山竖井排水排泥提供了一种积极的技术参考。通过项目工程技术改造，改造后的项目具有以下技术特点：1）作业相对安全，工人劳动强度低，人员定额少；2）清理机械化程度高，效率高；3）作业中段集中，管理环节少，转运环节少，运营成本低。改造后矿山每年节约清浆费用40多万。同时该系统具有很好的社会效益，不仅符合我们国家节约资源、可持续发展的政策，同时能在当地起到很好的带头作用，对于创造一个良好的生态环境和维护有色矿山可持续发展具有重要的现实意义。