丰山铜矿南沿深部矿体开拓方案研究

马 杰

(大冶有色设计研究院有限公司, 湖北 黄石 435005)

应用研究·有色矿山·

丰山铜矿南沿深部矿体开拓方案研究

马 杰

(大冶有色设计研究院有限公司, 湖北 黄石 435005)

丰山铜矿南沿深部矿体开拓提出5大类十几种方案，针对性初选3种方案从基建工程量、投资额、工期、生产运营成本、后期生产时的优缺点等各项指标进行计算、对比、分析、技术经济研究，得出最优的开拓方案。

开拓工程; 溜破系统; 技术经济

1 前言

丰山铜矿隶属大冶有色金属有限公司，1972年投产至今，是一座开采40多年的中型老矿山。井下开采为南、北沿矿带两个部分，矿山生产能力为2 200t/d，其中南沿1 200t/d、北沿1 000t/d。目前南沿矿体-440m以上开拓矿量严重不足，北沿生产能力增长有限，为均衡矿山生产，急需对南沿深部-440～-740m矿段进行开拓。

2 矿山现有开拓工程

矿山现有开拓方式为竖井与斜坡道联合方式：在矿体下盘中央设有主井和副井，主井提矿，副井提升人员、废石和材料；斜坡道布置在南沿，直通地表，除作为安全通道外，还起到辅助运输的作用；南沿有一个提升废石的15线措施井；南、北沿矿体东部分别设有南、北风井通风。

目前矿山已经完成了-320m以上6个中段开拓，采矿生产主要在-320m中段，第七个-380m中段正进行开拓工程施工。

2.1 溜破系统

现有主溜井直径φ3m，段高从-150m到-345m(含贮矿段)，破碎硐室设在-351m，皮带装矿硐室设在-392m。溜破系统的最低服务中段为-320m中段。

2.2 运输和提升系统

-320m中段以上矿石采用有轨电机车牵引2m3侧卸式矿车运至矿石主溜井卸入，然后经溜破系统从主井提升到地表；废石用电机车牵引0.75m3翻转式矿车运至副井或措施井车场，由罐笼提至地表。

主井井筒净直径φ4m,井深544.5m(+100～-444.5m),内配9t底卸式箕斗担负矿石的提升任务；副井井筒净直径φ5m，井深560m(+84～-476m),内配双层罐笼，最低服务标高为-440m。南沿15线措施井井筒净直径φ4m，井深366m(+46～-320m),内配双罐笼，最低服务标高为-320m。

2.3 矿山-320～-440m矿段开拓方式

矿山-320～-440m矿体采用无轨斜坡道开拓方式，北沿新设-300m到-440m中段斜坡道，南沿将通地表斜坡道延伸到-440m中段。矿石由卡车经南或北沿斜坡道运至上口标高为-300m的矿石溜井中卸载，然后下放至-320m有轨中段装入矿车，运到-320m卸载站，进入原溜破系统、主井提升系统。废石由卡车运至-380m水平废石溜井，下放至-440m中段石门有轨段装入矿车，从副井罐笼提升至地表；人员、材料均由副井上下。

2.4 通风系统

矿山采用副井、南沿斜坡道进风，南、北回风井回风的对角式通风系统。

3 矿山南沿深部矿体(-440～-740m)开拓方案

3.1 生产能力核定

丰山铜矿南沿-440～-740m矿段矿量地质储量300多万吨；按矿山现有2 200t/d生产能力及矿山服务年限，均衡南、北沿生产要求，南沿-440～-740m矿段采矿生产按1 000t/d、废石提升按200t/d进行开拓工程方案研究。

3.2 开拓方案研究

根据矿山实际生产状况，深部开拓提出以下5大类开拓方案:①延伸主、副井方案；②增新通地表竖井方案；③盲斜井方案；④盲竖井方案；⑤延伸南沿斜坡道作主运输斜坡道。

3.2.1 主副井直接延深方案

延深主、副井后，井筒内提升高度约增加一倍，对提升能力计算得知需更换大提升机；更换提升机荷载增加后对井塔进行受力计算得知现有主副井井塔均需拆除后重建，矿山生产将受严重影响。延深主、副井方案不可行。

3.2.2 新增通地表竖井方案(3种)

3.2.2.1 设新的溜破系统

新设溜破系统服务最底的中段为-740m，需在-770m中段设破碎硐室，原矿仓设-740～-760m段高；-800m中段设装矿皮带道，成品矿仓设-770～-790m段高；-860m中段设粉矿回收系统。

(1)混合井方案。混合井净直径φ4.5m,井深从地表+46m到-860m；井筒安装3#罐笼与5m3载重9.4t的箕斗互为配重，井筒装备梯子间。混合井于-440～-860m 9个中段设单向马头门。通风方式为混合井进风，利用现有的15线措施井倒段出风；下部倒段风井净直径φ3m,井深从-320m到-680m。

(2)箕斗井、罐笼井联合方案。 箕斗井净直径φ4m,井深从地表+46m到-860m，箕斗井配置4m3载重7.37t的箕斗提升矿石与废石；罐笼井利用现有的15线措施井，净直径φ4m，从-320m延深到-860m，利用井筒上部的装备及井口设施，更换提升机，在-440～-860m 9个中段设单向马头门。通风方式为罐笼井进风，箕斗井出风。

3.2.2.2 利用现有溜破系统

罐笼井方案。罐笼井净直径φ4.5m,井深从地表+46m到-770m；在-320～-740m 6个中段设双向马头门；在-380、-440m中段设联络道；在-770m中段设粉矿回收系统。通风方式为罐笼井进风，利用现有的15线措施井倒段出风；下部倒段风井净直径φ3m,井深从-320m到-680m。

以上3种方案主要工程如表1。

表1 工程量比较(直通地表方案)

比较以上3种方案，罐笼井方案较优。

3.2.3 斜井方案

目前矿方溜破系统服务的最低中段为-320m，如斜井上口设在-380m或-440m中段，则矿石需进一步从-380m或-440m中段由无轨运输倒运到-320m有轨中段，生产工艺复杂，生产成本高。

斜井上口设在-320m有轨中段，从-320～-740m斜井坡度不能大于28°，则斜井长度达到900m,且于-440、-500、-560、-620、-680、-740m 6个中段均要设甩车场，工程量大，无论是采用箕斗还是矿车提升矿、废石，生产管理很复杂。

3.2.4 盲竖井方案

目前溜破系统服务的最低中段为-320m，如盲竖井上口设在-380m或-440m中段，则矿石需进一步从-380m或-440m中段由无轨运输倒运到-320m有轨中段，生产工艺复杂，生产成本高。盲竖井上口设在-320m有轨中段。

(1)一个罐笼井。罐笼井净直径φ4.5m,井深从-320m到-770m；矿石提升至-320m有轨中段后进入原溜破系统，再由主井提升至地表。废石提升至-320m有轨中段由副井提至地表。

罐笼井配置4#多绳双层罐笼，刚性罐道，罐笼底板尺寸3 300mm×1 450mm，一次提升2辆2m3侧卸式矿车提升矿石或废石。

由提升能力计算选JKM- 3.5×4(1)E型提升机。根据丰山铜矿副井罐笼间及通地表斜坡道断面，对照提升机拆卸后的最大尺寸，JKM- 3.5×4(1)E型提升机无法由地表运输至井下，此方案技术上不可行。

(2)两个罐笼井。因一个罐笼井提升机下放问题，需减小提升机尺寸，改为两个罐笼井。

其中一个罐笼井净直径φ4m作主井用，井深从-320m到-770m 6个中段设双向马头门。矿石提升至-320m后进入原溜破系统、主井提升系统。

另一个罐笼井净直径φ4m作副井用，用于提升废石、上下人员、运送设备和材料等。井深从-320m到-770m 6个中段设单向马头门。废石提升至-440m中段后再转由现副井提升至地表；或提升至-320m中段后再转由15线措施井提升至地表。

通风方式为主罐笼井进风，副井回风，利用现有的15线倒段回风。

3.2.5 延深南沿斜坡道作主运输斜坡道

将南沿通地表辅助运输斜坡道由-440m继续向下延深至-740m中段，延深段作为深部开采时的主运输斜坡道。矿石由采场溜井经放矿机硐室装入12t卡车，卡车经斜坡道运至上口标高在-300m的矿石溜井中，然后下放至-320m有轨中段装入矿车，由电机车牵引矿车倒入-320m卸载站，进入原溜破系统、主井提升系统。废石主要用于井下充填，剩余部分由12t卡车运至地表。人员、材料等均由井下多功能服务车经斜坡道运输。

通风方式：在-440m中段南沿16线石门段掘净直径φ4m盲井至-740m，用于深部进风井；自-320m中段12线布置直径φ4m回风井至-740m，与 15线措施井连通，倒段回风。

3.3 初步研究结论

本次开拓方案主要考虑：工程量少；生产组织管理相对容易；尽量利用现有破碎系统与主提升等生产系统；井下方案不再另设溜破系统等。初步定性选择方案有3种，即：方案一，直通地表罐笼井；方案二，两个盲竖井(罐笼井)；方案三，延深南沿斜坡道。

4 初选3种方案技术经济分析

4.1 3种方案主要设备选型

4.1.1 方案一(直通地表罐笼井方案)

罐笼井配置4#多绳双层罐笼，刚性罐道，罐笼底板尺寸3 300mm×1 450mm，一次提升2辆2m3侧卸式矿车提升矿石或废石，矿车上下罐笼由推车机推车。提升机选用JKMD- 3.5×4(1)E型落地式多绳提升机，配Z630- 4A型直流电机，电机功率1 033kW，电压660V,转速415r/min, 最大提升速度6.61m/s。提升钢丝绳直径φ34mm，钢丝绳安全系数为7.9。每日提升矿石1 000t至-320m中段，需提升12.5h；每日提升废石200t至地表，需提升3.5h，共计提升时间16h。

4.1.2 方案二(两个盲竖井(罐笼井))

主提升罐笼井配置3#多绳双层罐笼，刚性罐道，罐笼底板尺寸2 200mm×1 350mm，一次提升2辆1.2m3侧卸式矿车提升矿石，矿车上下罐笼由推车机推车。提升机选用JKM- 2.8×4(1)E型，配电机560kW，最大提升速度6.3m/s，提升钢丝绳直径φ26mm，钢丝绳安全系数为8.4。每日提升17.5h完成提升矿石1 000t/d的任务。

副提升罐笼井配置3#多绳双层罐笼，刚性罐道，罐笼底板尺寸2 200mm×1 350mm，一次提升2辆0.75m3矿车提升废石，矿车上下罐笼由人工推车。提升机选用JKM- 2.25×4(1)E型，配电机400kW，最大提升速度5.91m/s，提升钢丝绳直径φ22mm，钢丝绳安全系数为7.95。每日提升6h完成提升废石200t/d的提升任务，其余时间可用于上下人员、运送材料等。

4.1.3 方案三(延深南沿斜坡道)

运输采用地下矿用汽车，车箱容积5m3，载重能力为12t，考虑维修、备用，合计需8台。人员上下用井下多功能服务车运送。

4.2 3种方案经济指标比较

3种方案差异部分工程量及投资概算见表2。3种方案综合指标见表3。

表2 3种方案差异部分工程量及投资概算表

表3 3种方案综合指标比较

注：运营成本参考矿山差异项实际运营成本。

3种方案技术经济核算：生产服务年限9年，采出矿量按300万t计，则各方案差异部分工程投资与整个生产期间运营成本静态比较：方案一为13 381万元，方案二为14 726万元，方案三为12 653万元。

各方案按净现值：方案一为6 580万元，方案二为6 070万元，方案三为7 100万元。

通过核算方案三技术经济指标最优。

4.3 3种方案优缺点

3种方案优缺点比较见表4。

表4 3种方案优缺点比较

5 研究结论

研究结论：丰山铜矿南沿深部开拓系统采用延深斜坡道方案，具体见图1。

从初选3种方案的各项指标对比，延深斜坡道方案虽然运营成本高，但计算综合技术经济指标最优，且利于目前矿山无轨化生产需求，生产能力可靠；该方案利用矿山现有溜破系统、主、副井提升系统等设备设施，沿用矿山-320～-440m矿体开采工程斜坡道开拓方式；该方案虽然基建时独头掘进距离长，通风困难，但基建工程量小，整个开拓工程可两期施工，基建工期压力相对较小；该方案生产时需加强通风管理，确保通风设施投入与正常运转。

6 结语

国内很多开采几十年的老矿山资源逐渐减少，经边、深部找矿获得一定的地质储量。矿山为了延

图1 南沿深部矿体延深斜坡道开拓方案系统图

长服务年限，实现正常生产接替，矿山深部的开拓系统要加以延深。延深时开拓方式选择应不影响矿山正常生产接替、从各开拓方案的基建工程量、投资额、工期、生产运营成本、后期生产时的优缺点等各项指标进行技术经济分析，确定开拓方案并进一步优化。

[1] GB50915- 2013,有色金属矿山井巷工程设计规范[S].

[2] GB50771- 2012,有色金属采矿设计规范[S].

[3] 张德明.新编矿山采矿设计手册[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

Study on the development plan of deep ore body in the south of Fenghan Copper Mine

Many development schemes were put forward for the deep ore body in the south of Fengshan Copper Mine, and three schemes were chosen for the calculation, comparison, analysis and technical and economic research from the amount of capital project, the investment cost, the time limit for a project, the production operation cost, the advantages and disadvantages in late production. The optimal development scheme was got.

development project; sliding system; technical economy

TD217

A

2016-05-18

2017-01-03

马 杰(1974-)，男，湖北天门人，高级工程师，主要从事矿山建井技术与管理工作。

1672-609X(2017)03-0001-04