某矿山斜坡道与竖井开拓方案比较研究

2021-09-15杨成林

有色冶金设计与研究 2021年4期

杨成林

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

矿床开拓是为了进行矿床开采由地表开凿至矿体的主要井巷所组成的综合性工程。开拓系统是地下矿山最重要的系统，对矿山安全经济生产起着决定性作用。随着技术、经济的发展，国产无轨矿用设备日趋成熟，设备价格逐渐被各类矿山企业所接受；因此，目前采用无轨斜坡道开拓的矿山越来越多，特别是埋深较浅的矿山。斜坡道开拓系统一般采用柴油驱动的无轨设备，建设安装要求较低，管理较简单，同时机械化程度较高，劳动强度较小；但运营成本较高。而竖井开拓系统虽然运营成本较低，但采用电力驱动的有轨设备，建设安装要求较高，管理较复杂，同时机械化程度较低，劳动强度较大[1-5]。本文以某矿山为例，对无轨斜坡道开拓系统与竖井开拓系统进行了详细地技术经济比较，揭示了这两种开拓系统各个环节的差异，供类似矿山开拓系统借鉴。

1 项目概况

某矿山规模为1 kt/d，330 kt/a。地面标高为150～450 m，矿体赋存标高为132～-571 m，矿体埋深100～600 m。矿体走向85°～110°，倾向南，倾角20°～65°，厚度1.00～31.56 m，矿岩较稳固。该矿山采用分期开采，一期开采范围为-60 m以上的矿体，后期开采范围为-60 m以下的矿体。一期开采范围的深度为210～510 m。矿体紧靠矿区北部，而矿体下盘矿区北部有多个相邻的矿权，如图1所示。

图1 相邻矿权关系

2 开拓系统拟定

根据矿体厚度、矿体倾角以及矿岩稳固性等条件，采矿方法选用分段空场法与留矿全面法[6]。矿体厚度＞5 m时，采用分段空场法；矿体厚度＜5 m，采用留矿全面法。为了便于矿块布置，中段高度设为40 m，将一期开采范围内矿体划分为4个中段：60 m、20 m、-20 m、-60 m，同时设100 m回风水平。

根据开采规模与矿体赋存等条件，可选择的开拓系统有竖井开拓、斜井开拓与斜坡道开拓3种开拓方法。然而，采用斜井开拓须把斜井布置在矿体下盘，而矿体又直接与矿区北部边界接触；因此，斜井口须设置在北部矿权范围之外，且采用斜井开拓需设置主、副两条斜井，工程量大。因此，本研究不考虑斜井开拓系统，仅对竖井与斜坡道开拓两个方案进行比较。

2.1 无轨斜坡道开拓（方案1）

在选厂附近约156 m标高处沿矿区中部4线设置1条斜坡道至开采中段，担负全矿人员、材料、设备、矿石、废石的运输；在4线附近矿体下盘设置1条进风管缆井，作为全矿主要的进风、压气、供水、排水、电缆等管缆的通道；在矿区东西两端各设1条回风井，用作全矿的回风通道。矿石与废石均采用铲运机直接装入汽车，通过斜坡道运至选厂。无轨斜坡道开拓方案示意，如图2所示。

图2 方案1开拓系统示意

2.2 竖井开拓（方案2）

把方案1的进风管缆井断面加大，设置为罐笼竖井，担负全矿人员、材料、设备、矿石、废石的提升任务，并作为全矿主要的进风、压气、供水、排水、电缆等管缆的通道，在矿区东西两端各设1条回风井，作为全矿的回风通道。矿石与废石分别通过采场矿石溜井与废石溜井下放至中段有轨水平，通过中段电机车运输至罐笼竖井提出地表，再通过汽车转运至选厂，转运距离约1 km。竖井开拓方案示意，如图3所示。

图3 方案2开拓系统示意

3 方案比较

两个方案的技术经济比较，见表1。由表1可知：1）方案1只需开拓至20 m标高，而方案2需开拓至-60 m标高。方案1中进风管缆井与方案2中竖井相比，断面面积要小很多，且不需要装备。因此，方案1的斜坡道+进风管缆井的投资与方案2竖井的投资差不多。2）虽然方案1的运输巷道断面面积比方案2大，但方案1采用无轨设备运输,不需要铺轨架线，且车场的长度比方案2的小，因此两个方案运输巷道的投资差不多。3）方案1的提升运输设备只需6辆10 t的井下汽车，投资为480万元；而方案2同时需要提升机与电机车，其中使用提升机还需要在井口设井架与提升机房，投资为1 270万元，电机车的投资为240万元。因此，在提升运输设备投资方面，方案1比方案2节省1 000万元左右。4）经营费方面，虽然方案1汽车运输单位成本较高，但不需要转运，可直接由采场运输至选厂。而方案2虽然从采场至地表的有轨运输与竖井提升单位成本较低，但该方案物料提出井口后，还需要用汽车转运1 km至选厂；总体经营费虽较低，但节省费用总额却并不多，每年仅能节省39万元。5）从综合经济效益费用现值上看，方案1比方案2节省690万元。6）方案1基建开拓深度浅，且无需井筒装备、井架建设、提升机安装等，基建时间少。