提升系统衔接方案的分析和选择

凌斌辉，刘荣成，刘晓亮

(长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

提升系统衔接方案的分析和选择

凌斌辉，刘荣成，刘晓亮

(长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

杨家湾铁锌矿二期开采工程在原设计基础上继续向下延伸100 m，根据采矿方法的需要，提出3种提升方案进行对比和分析。方案Ⅰ对原有竖井进行延伸改造；方案Ⅱ新增1条盲斜井；方案Ⅲ新增一条盲竖井。通过设备选型计算、技术经济对比，新增盲斜井方案投资少、工程量小、工期短、见效快，更适合该矿区。

深部开采；提升方案；开拓系统；技术经济

在金属矿山生产过程中，由于生产经营指标提高的需要，或随着各采区资源的变化及采掘深度的不断加深，常需要对提升系统进行改造，其中增大提升高度较为典型。而这类改造受到矿山现有系统条件的限制，不可能重新设计建设，那么寻找一个投资少、工期短、见效快的方案实现新老提升系统的衔接是非常重要的[1]。

1 概 况

杨家湾铁锌矿现有1条竖井，采用单绳缠绕式提升机，双罐笼提升。竖井井筒直径5.0 m，井口标高为+680 m，井底标高为+300 m。井筒内配置2台GG1-1G单层罐笼。装备1台2JK-3/20E单绳缠绕式提升机，配YR450-8型10kV绕线式异步电动机，功率355 kW。配两条型号为6V×37s+FC+φ32+1670的钢丝绳，每条钢丝绳长410 m。竖井提升能力为20万t/a，同时负责废石、人员、材料等的提升，兼做进风井。经计算校核，该提升系统能满足矿山现阶段的提升要求。

杨家湾铁锌矿Ⅲ号矿体是矿段最主要的生产矿体，规模大，铁锌品位高，占总储量的95.5%，是主要的生产开采对象。Ⅲ号矿体45°～55°倾斜延伸200～300 m，最深处延伸至+200 m标高[2]。一期工程设计采用无底柱分段崩落法开采，现已开采至+300 m中段，二期设计内容为+200～+300 m矿体的开采。结合矿山现有系统条件的限制和二期采矿方法的要求，提出3种提升方案进行选择和分析。方案I延伸已有竖井至200 m中段，方案II在矿体下盘位置新掘一条200～300 m盲斜井，方案Ⅲ在矿体下盘位置新掘一条200～300 m盲竖井。

2 提升方案的分析与选择

2.1 竖井延伸方案

延伸主竖井至200 m中段，延伸深度为100 m，延伸后井底标高为187 m，井深约490 m。

使用吊罐反井法延深井筒[3]，井筒净径为5 m。施工辅助斜坡道至200 m中段，凿延深水平井底巷道。一期竖井井底标高为287 m，二期竖井施工时，需在原竖井井底留8 m以上岩柱作为保护层，以保证下部安全施工。在275 m水平开采辅助水平，在300 m中段施工一条措施井至270 m标高并开凿辅助水平，在270 m辅助水平安装绞车，通过中心钻孔下放钢丝绳提升吊罐，利用吊罐作提升容器和凿岩平台，完成小断面反井掘进，然后由上向下进行井筒的刷大和永久支护。

竖井延伸方案,提升高度增加100 m,现有提升设备的最大提升速度为5.88 m/s，根据最大班提升时间平衡表分析，提升系统现有的电动机无法满足二期生产的提升要求。现有系统最大提升速度比较《金属非金属矿山安全规程》规定提升人员时最大速度10.9 m/s尚有富余，可选用YR450-6型电动机，电动机功率为400 kW，电压10 kV，转速为985 r/min。增大提升速度至7.73 m/s，经校核计算，该速度能满足二期提升要求。但更换电机，增加提升速度后，过卷高度[4]、电控系统等也要做相应的改变，修改方案比较复杂。

2.2 盲斜井提升方案

在矿体下盘位置布置一条200～300 m的斜井与200 m中段、300 m中段连通。斜井倾角25°，净断面积9.36 m2，斜长236.62 m。根据20万t/a的提升能力计算，每列矿车组由4辆1.1 m3固定式矿车组成，钢丝绳绳端载荷4164 kg，选配6×19S+FC+φ24+1570型钢丝绳，钢丝绳长318 m,提升矿石、人员时钢丝绳的安全系数分别为8.92和27.2[5-6]，均符合《金属非金属安全规程》。装备1台JK-2×1.5/30型单绳缠绕式提升机，配YR355-6型6 kV绕线式异步电动机，电机功率220 kW。各中段的矿石通过溜井下放至1.1 m3固定式矿车，每12辆矿车组成一列后由电机车牵引至斜井井底车场，每 4辆1.1 m3的固定式矿车组成1列经斜井提升至+300 m中段，再经过转运平巷转运至主竖井，最后运至地表。

2.3 盲竖井提升方案

在矿体下盘布置一条连通200 m中段与300 m中段的盲竖井。盲竖井直径为4 m，井深100 m，井筒内配置1台3#铝合金双层罐笼和1台平衡锤，罐笼自重2500 kg，平衡锤自重4910 kg。装备1台2JK-2.5×1.2/20型单绳缠绕式提升机。配YR4003-8型10 kV绕线式异步电动机，电机功率220 kW。配两条型号为6V×37+Fc+φ32+1670的钢丝绳，每条钢丝绳长460 m。每个中段的矿石通过溜井下放至1.1 m3固定式矿车，每12辆矿车组成一列后由电机车牵引至竖井井口位置，再由盲竖井井口配置的推车机将矿车推入罐笼，通过盲竖井运至+300 m中段，再经过转运平巷运至主竖井，然后运至地表。

2.4 方案分析与比较

三个方案各有优劣，竖井延伸方案不需要转运，管理较简单，运营成本低，但是竖井贯通、更换电动机和电控设备时会影响生产；盲斜井与盲竖井方案施工时不会影响生产，但是需要进行转运，管理相对复杂，运营成本高；盲竖井提升能力大，投资高，盲斜井提升能力略小，但是投资低。3个方案的详细对比见表1。

表1 提升方案对比表

从上表可以看出，200～300 m之间矿体倾角为45°～55°之间，已有竖井距离矿体较远，竖井延伸方案石门长，工程量大；沿矿体下盘布置的伪倾斜盲斜井，距离矿体近，石门短，工程量小。竖井延伸方案需新增井筒装备和更新提升设备；盲斜井和盲竖井方案均需新增提升机及配套装备。总投资盲竖井方案最高，盲斜井方案最低。由于多个转运步骤，盲斜井和盲竖井方案的提升成本高于竖井延伸方案。综上所述,盲斜井方案更符合矿山现有系统条件。

3 结 论

杨家湾铁锌矿区明竖井和盲斜井联合开拓方案从工程量、支护量、设备选购费、提升成本等方面综合考虑，相对于另外两种方案工程量小、投资少，充分考虑了矿山现有系统条件的限制。

[1] 赵晓峰，陈晓飞，王晓东.生产竖井提升系统改造优化方案[J].黄金，2012，33(6).

[2] 长沙矿山研究院有限责任公司.杨家湾铁锌矿崩落法转充填法开采方案[R].长沙：长沙矿山研究院有限责任公司，2013.

[3] 采矿设计手册编辑部.采矿设计手册(矿床开采卷)[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.

[4] 李晓飞，薛剑光.《金属非金属矿山安全规程》解读[M].厂家出版社，2006.

[5] 采矿设计手册编辑部.采矿设计手册(矿山机械卷)[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.

[6] 长沙有色冶金设计研究院有限公司.有色金属采矿设计规范[M].北京：中国计划出版社，2012.

2013-10-09)

凌斌辉(1988-)，男，湖南娄底人，助理工程师，主要从事矿山机械研究和设计工作，Email：709129024@qq.com。