广西某锡矿深部开拓方案优选

葛文杰

(长沙有色冶金设计研究院有限公司)

广西某锡矿矿区属中低山地形，标高623.2～932.7 m，山脉一般呈NW—SE向延伸，地势南低北高，沟壑纵横，切割较剧，地表水系不发育。该矿山为一座开发近20 a的老矿山，由于前期建设中采用边探边采形式，因此开拓方式采用盲斜井多段接力提升，从而导致矿石、废石、人员、设备、材料需要进行3～4级接力提升方可到达地表(或工作面)，生产效率极低、成本高、管理难度非常大，通风困难，人员工作环境差。近年来，矿区深部-250～-400 m水平探明了大量矿体，能够满足矿山正常生产10 a。考虑到新探明的矿体埋深超过千米，为对该类矿体进行安全高效开采，对开拓系统进行改造势在必行。本研究结合该矿深部开拓现状、矿山交通、地形地貌、经济性等因素对深部矿体的开拓方案进行设计和优选。

1 开拓方案设计

根据矿山现状及相关实践经验[1-5]，考虑到深部采深已经达到1 000 m左右，属于深井开采，本研究设计了4种开拓方案：方案Ⅰ，新建组合井开拓方案；方案Ⅱ，盲组合井开拓方案；方案Ⅲ，明箕斗井、盲组合井联合开拓方案；方案Ⅳ，盲斜井方案。

1.1 方案Ⅰ

方案Ⅰ采用组合竖井开拓方式(图1)，井筒布置于拟建选厂的药剂制备车间附近，井筒口坐标为X=2 746 699.810 m、Y=36 457 721.530 m、Z=721 m(图2)。

1.2 方案Ⅱ

图1 方案Ⅰ开拓系统示意

图2 新建组合井位置示意

为节省工程量，充分利用原有设施，方案Ⅱ中井筒布置于200 m中段(矿体端部南侧)，井筒口坐标为X=36 458 214.350 m、Y=2 747 463.110 m、Z=200 m。井筒净直径5.5 m，最低生产中段位于-399.82 m 水平(采矿证最低标高)，皮带装矿水平位于-430 m 标高，井底标高-470 m，井深725 m。组合井内布置1套箕斗和罐笼互为配重的提升系统，箕斗担负全矿矿石(1 000 t/d)、废石(150 t/d)提升任务，罐笼担负人员、材料设备提升任务。设计在-200，250，-300，-399 m中段设置单面马头门。-250，-300，-350 m中段矿石、废石通过溜井下放至-430 m皮带装矿中段，由箕斗提升至200 m 中段后，通过电机车运输，卸至2#盲斜井附近的溜井，由现有的2#盲斜井+探采斜井接力提升出地表。人员、材料等通过现有罐笼井(六大队)→200 m运输巷道→盲组合井到达各中段(图3)。

1.3 方案Ⅲ

为减少200 m中段的主提升环节，方案Ⅲ将2#盲斜井+探采斜井的接力方式变更为箕斗井提升方式[6-8]。该方案拟采用明箕斗井、盲组合井联合开拓方式，明箕斗井井筒布置于拟建选厂的药剂制备车间附近，井筒口坐标为X=2 746 699.81 m、Y=36 457 721.53 m、Z=721 m。井筒净直径4 m，最低服务中段为200 m转运中段，皮带装矿水平位于170m标高，井底标高130m，井深591m。箕斗井内布置1套箕斗和平衡锤互为配重的提升系统，箕斗担负全矿矿石(1 000 t/d)、废石(150 t/d)提升任务，原罐笼井(六大队)担负人员、材料设备提升任务(图4)。

图3 方案Ⅱ开拓系统示意

图4 方案Ⅲ开拓系统示意

1.4 方案Ⅳ

矿区原7#盲斜井已开拓至-250 m中段，据实测已经偏离了主矿体。方案Ⅳ设计在-250 m中段新建1条9#盲箕斗斜井来接替7#盲斜井，担负-200 m 中段以下1 000 t/d矿石提升任务，提升机房布置于-250 m中段，最低装矿中段为-399 m中段，斜井角度25°，服务中段为-300，-350，-399 m 中段。目前8#盲斜井已经开拓至-250 m中段，方案Ⅳ将原有的8#盲斜井进行了延深，担负-200 m水平以下的人员材料提升任务。最低装矿中段为-399 m中段，斜井角度为28°，提升机房位于-200 m中段，服务中段为-250，-300，-350，-399 m中段。矿石通过9#盲斜井提升，而后依次通过7#盲斜井、3#盲斜井、2#盲斜井、探采斜井到达地表。人员及材料由地表、罐笼竖井(六大队)、4#盲斜井、6#盲斜井、8#盲斜井到达-200 m中段以下各工作面。该方案原理如图5所示。

图5 方案Ⅳ开拓系统示意

2 开拓方案优选

方案Ⅰ可比基建井巷工程量为8 854 m、115 745.79 m3，可比投资为27 050.33万元，可比净现值为73 429.57万元。该方案的优点为：①人员、材料、废石运输环节少，人员少，能耗低；②排水系统采用1段排水，能耗低，人员少；③通风效果好，能耗低；④可比净现值(73 429.57万元)低。不足有：①石门长，基建时间(3 a)长，工程量大；②开工建设时，马头门数量较少，不利于基建中段开拓，施工组织管理难度较大，会在一定程度上影响现有的井下生产活动；③中段直接通过斜坡道连接，供水管道线路较长[9-10]。

方案Ⅱ的可比基建井巷工程量为8 458 m、116 300.78 m3，可比投资为22 248.68 万元，可比净现值为79 183.15 万元。方案Ⅲ的可比基建井巷工程量为9 606 m、132 760.00 m3，可比投资为27 578.66万元，可比净现值为76 651.62万元。方案Ⅲ与方案Ⅱ的技术特点相近。方案Ⅲ的主要优点为：①相对于方案Ⅱ，矿石、废石倒运环节少；②地面竖井提升与选厂有机融合，减少了地面倒运缓解；③基建速度相对于方案Ⅰ快。不足在于：①出渣需要倒运，导致掘进成本相对高；②与方案Ⅱ相比，地表建设需要征地，前期准备时间长；③与方案Ⅰ相比，两段排水，人员设备多；④通风线路相对于方案Ⅰ较复杂。

方案Ⅳ的可比基建井巷工程量为7 268.95 m、76 635.45 m3，可比投资为11 500.00万元，可比净现值为72 832.58万元。该方案的主要优点为：①工程量少，投资少；②前期准备时间短，地表竖井建设无需征地；③充分利用原有设施，基建速度快；缺点为：①出渣需要多次倒运，导致掘进成本较高；②通风线路长，能耗高，地下工作条件差；③多级排水，多级提升，人员和设备多；④整个系统环节多，不安全因素多，无法满足矿山现代化建设要求。

经过综合分析，虽然方案Ⅰ比方案Ⅳ的可比净现值高596.99万元，但该方案的提升、排水、通风、运输环节简单，尽管基建时间相对较长，但从矿山可持续发展角度考虑，本研究推荐采用方案Ⅰ进行深部开拓系统建设。

3 结 语

随着广西某锡矿开采深度逐步增大，原有的斜井开拓系统虽然能够满足生产需要，但是由于多段倒运，导致生产成本增高，不安全因素增多，通风系统不顺畅，影响了矿山安全高效开采。为此，本研究对该矿深部开拓系统进行了方案设计和优选，认为新建组合井开拓方案(方案Ⅰ)较优，适合于该矿生产实际情况。

参 考 文 献

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