某铅锌矿深部工程开拓方案探讨

卢学专

(兰州有色冶金设计研究院有限公司, 甘肃兰州 730000)

某铅锌矿深部工程开拓方案探讨

卢学专

(兰州有色冶金设计研究院有限公司, 甘肃兰州 730000)

根据某铅锌矿的具体开采条件和建设要求,在兼顾利用原有主井、副井和斜坡道的情况下,对1424m中段以下矿体开采提出了主井原位延深等开拓方案,并进行了多方案技术经济比较分析。按推荐选择的方案,主井原位延深240m,可满足矿山19年的服务年限,保持了矿山的持续稳定生产。

深部开拓;主井原位延深;方案选择

0 前 言

某铅锌矿生产规模为1200t/d,1980年4月正式投产。开拓系统为下盘侧翼竖井与斜坡道联合开拓,采矿方法为巷道式上向尾砂胶结充填采矿法,无轨铲运机出矿。主井净直径为Φ5.5m,提升设备为2JK-4×1.8/10.54型双筒提升机,电动机功率800 kW,提升容器为3200mm×1424mm单层双罐笼;副井净直径为Φ4.0m,提升设备为2JK-4×1.8/10.54型双筒提升机,电动机功率630kW,提升容器为3200mm×1424mm单层罐笼带平衡锤。1544 m水平以上已全部回采结束,其中最上面3个中段(1854,1784,1724m)经上级主管部门批准同意闭坑,1664,1544m两个中段未作闭坑处理,目前矿山开拓系统最低标高为1424m。为了保证矿山持续生产、延长矿山服务年限,需进行1424m中段以下开拓。

该铅锌矿矿产资源丰富,主要有价元素为铅、锌、铜、硫,伴生元素金银储量也很丰富。1424m水平以下仅赋存有Ⅱ号矿体,分布于750～1450线之间,在850～1050线之间出现间断现象,在1050～1450线之间矿体连续性好,走向长390m左右。以1424m标高为界,矿体垂直延深为338m,深部尚未封闭。经多年开采,矿山现保有矿石资源量见表1。

表1 矿山现保有资源量

经中段可布置的矿块数和按年下降速度两种方法验算,1364,1304m两个中段同时生产时,矿山生产能力可达到30×104t/a;下降到1244,1184,1144,1104m中段时,单中段生产时矿山规模最大仅能达到12×104t/a。

1 开拓方案选择[1～5]

为了满足该矿1424m水平上下中段衔接的需要,在选择开拓方案时,本着尽量减少对当前生产的影响,力求探采结合,减少基建工程量,便于施工、加快基建进度等因素,对开拓方案进行比较、论证。

由于1544m水平以下的矿体集中向西侧伏,原来矿量较大的东部矿量减少,而原来矿量较少的西部矿量增加,矿体陡倾。因此,按上述矿体的变化趋势及矿山规模并结合现有的工程设施,技术上可行的开拓方案有:方案Ⅰ,主井原位延深开拓方案;方案Ⅱ,主、副井原位延深开拓方案;方案Ⅲ,原主、副井+移位盲竖井开拓方案。

(1)方案Ⅰ:主井原位由1424m水平延深至1184m水平,延深深度240m。提升设备和提升容器不变,电动机由交流改为直流,功率为1325kW。延深后主井提升能力:1304m以上中段矿石能力为30×104t/a,废石能力为6×104t/a;1244～1184m中段矿石能力为24×104t/a,废石能力为4.8×104t/a。各中段矿石、废石、人员、材料均通过主井提运。前期无轨斜坡道下延至1304m水平,大型设备通过无轨斜坡道上下。该方案的优点是基建工程量最少,基建投资最省,基建周期短,设备投资少,年经营费最低;缺点是深部基建对上部生产影响较大,深部(1304m中段以下)提升能力较小。

(2)方案Ⅱ:主井原位由1424m水平延深至1184m水平,延深深度240m;副井原位由1424m水平延深至1304m水平,延深深度120m。提升设备和提升容器不变,电动机由交流改为直流,主井电动机功率为940kW,副井电动机功率为650kW。延深后主井提升能力:1304m以上中段矿石能力为30×104t/a,1244～1184m中段矿石能力为21×104t/a,废石能力为4.2×104t/a;副井提升能力为6×104t/a,1304m中段以上的矿石、废石及人员、材料、设备等通过主、副井提运。1304m中段以下的矿石、废石及人员、材料、设备等通过主井提升机提运。前期无轨斜坡道下延至1304m水平,大型设备通过无轨斜坡道上下。该方案的优点是提升运输系统较简单、环节较少、生产调度灵活、管理较方便,深部基建对上部生产影响较小;缺点是基建工程量较大、基建投资较高,基建周期较长、年经营费最高,深部(1304m中段以下)提升能力最小。

(3)方案Ⅲ:原主、副井不再进行延深,但主、副井提升机电动机均由交流换为直流,电动机功率分别为560kW和520kW。1424m中段以下开拓是在原主、副井旁(1200勘探线)新建一条盲竖井至1184m水平,盲竖井断面配置同原主井,净直径为Φ5.5m,采用3200mm×1424mm单绳双罐笼提升,提升机为2JK-3×1.5/20型单绳提升机,电动机功率为430kW。盲竖井提升能力为矿石30×104t/a,废石6×104t/a。1424m中段以下的矿石、废石由盲竖井提到1424m中段,再经原主、副井提升到地表。人员、材料、设备等由原副井和盲竖井提运。前期无轨斜坡道下延至1304m水平,大型设备通过无轨斜坡道上下。该方案的优点是深部基建对上部生产影响最小,年经营费较低,深部(1304m中段以下)提升能力大;缺点是基建工程量最大,基建投资最大,提升运输系统复杂,基建周期最长,管理复杂。

各方案综合技术经济比较见表2。

表2 各方案综合技术经济比较

从比较结果可以看出:方案Ⅲ虽然在深部基建时对上部生产影响最小,但该方案要增加一套提升设备、井巷工程量大,基建投资比方案Ⅰ高1225万元,年经营费比方案Ⅰ高9万元;方案Ⅱ需延深两条井,虽然深部基建时对上部生产影响较小且生产调度比较灵活,但基建工程量较大,基建投资比方案Ⅰ高502万元,年经营费比方案Ⅰ高25万元。因此,本次设计推荐方案Ⅰ,即主井原位延深方案。

须指出,在主井延深施工期间,1484,1424m中段矿石、废石、人员、材料全部通过现有副井提运。根据副井的提升能力,在深部开拓(1424m中段以下)基建过渡期3年内,矿山规模只能达到15×104t/a。基建完成后矿山将达到30×104t/a规模12年,达到24×104t/a规模4年。

根据保有的矿石资源储量,1304m中段以下矿石量仅有1351408t。考虑到1304m中段以下矿量较少,本次开拓仅将主井延深至1184m水平。由于矿体深部尚未封闭,如果经进一步探矿,矿量大幅度增加,而单一主井提升能力不够时,再考虑将副井从1424m延深至1184m水平。1184m水平以下开拓也需进一步探矿后,根据矿量情况再确定开拓方式。

2 矿山运输和通风排水

2.1 矿石、废石的运输

井下使用的电机车和矿车类型及规格保持不变,即运输矿石和废石仍采用现有的ZK10-6/250型架线式电机车牵引2m3固定式矿车。矿石经采场溜井底部的振动放矿机装入2m3固定式矿车中,由10t电机车一次牵引10辆2m3固定式矿车运至主井中段车场,经主井提升至地表,用单矿车翻车机将矿石卸入矿仓,由汽车运往选厂原矿仓;废石用10t电机车一次牵引10辆2m3固定式矿车运至主井中段车场,经主井提升至地表,再由电机车牵引至废石场排放。所有运输设备全部利用现有设备。

2.2 矿井通风

目前矿山采用小方井进风、东风井出风的多级机站串并联通风方式。结合矿山实际应用情况,深部仍采用多级机站串并联通风系统。根据矿体的开拓运输系统、回采顺序、矿体走向长度及赋存深度等因素,本着通风安全可靠、投资省、经营费低、便于管理的原则,确定采用中央进风两翼出风的对角式通风系统。西回风竖井(1364～1544m)设在1450勘探线,同时在1544m中段掘回风巷道与已有巷道相连,主扇设在1544m回风巷道内;东回风竖井(1364～1424m)设在750勘探线附近,主扇设在1424m回风巷道内。

2.3 井下排水和排泥

矿山现采用接力排水,即井下涌水通过1424m中段泵站排至1664m中段泵站,再经1664m中段泵站排至地表。根据坑内1664,1424m中段现已形成的排水系统,提出1184m中段→1664m中段→地表两段接力排水和1184m中段→1424m中段→1664m中段→地表三段接力排水两种方案。前者排水泵及泵站硐室新增总投资70.2万元,水泵年经营费41.5万元;后者排水泵及泵站硐室新增总投资48.7万元,水泵年经营费49.5万元。虽然前者设备及硐室投资略高于后者,但年耗电量少、劳动定员少、人工费用低,设两级泵站,排水系统简单、管理方便。经综合比较后确定采用1184m中段→1664m中段→地表两段接力排水方案。该方案是在1184 m中段泵站内新安装3台D85-67×8型多级离心泵,流量85m3/h,扬程536m,电机功率220kW;1664m中段泵站利用已有设备(3台100D45×6型多级离心泵,电机功率110kW)。

矿山采矿方法为巷道式上向尾砂胶结充填采矿法,泥砂量大部分在采场及水沟中沉淀,只有少量带入水仓中。根据本矿排水量不大及进入水仓的泥沙量不大的具体条件,采用水仓排水、清仓排泥分开的方案。两条水仓每班轮换工作,即在8h之内,其中一条水仓进水,另一条水仓处于静止沉淀状态,先沉淀约5h再开动水泵将上部清水排出,开泵时间约2.4h。下部混浊水及泥砂用泥浆泵排到地表。

3 结束语

经过对某铅锌矿深部开拓方案的详细比较研究,选择了适宜该矿的原主井延深开拓方案,并由此形成相关的井下提升、运输、排水、通风系统,使该矿在对原有生产系统影响较小、投资较省的情况下进行深部开拓工程,保证了矿山持续生产,延长了矿山服务年限。

[1]北京有色金属设计研究总院.采矿设计手册(矿床开采卷)[M].北京:中国建筑工业出版社,1989.

[2]王 青,史维祥.采矿学[M].北京:冶金工业出版社,2005.

[3]杨 殿.金属矿床地下开采[M].长沙:中南工业大学出版社,1999.

[4]王贤来,等.龙首矿深部开采工程方案的选择[J].采矿技术,2005,5(4).

[5]北京有色金属设计研究总院.采矿设计手册(井巷工程卷)[M].北京:中国建筑工业出版社,1989.

2009-11-25)

卢学专(1977-),男,河南新野人,工程师,主要从事矿山采矿设计工作,Email:lxzck971@139.com。