泗人沟铅锌矿提升系统技改方案的选择

何良军，焦满岱

(西北矿冶研究院矿山工程研究所， 甘肃白银市 730900)

0 前言

泗人沟铅锌矿自建矿以来，没有经过正规的方案设计和规划，矿山初期生产规模2万t/a，采用浅孔留矿采矿法。之后矿山对运输巷道进行了改、扩建，运输线由单线改为复线，增加了矿山主运输能力。由于矿体较薄，变化较大，矿山一直以来处于边探边采状态。为了追求较高产能，矿山从上至下，对整个矿床进行了开拓和回采，造成矿山开拓、通风系统极其复杂，各大系统极不完善。同时，严重的破坏了矿床的开采顺序，导致后期采矿难度加大，资源浪费严重。矿山自整合以后，为了完善矿山各大系统，提升矿山规模经济效益，对提升运输及其他系统进行技术改造。

1 开采技术条件

1.1 原开拓系统简介

矿山在520 m水平布置有一条主平硐，以上采用平硐+溜井开拓，以下采用多条斜井多级提升。各级斜井有20条之多，其中主斜井为380 m以上的1#和3#。1#斜井布置在矿体下盘西翼，3#斜井近垂直穿过矿体，其它一级，二级或三级斜井多布置在矿体上盘或多以穿过矿体，与主斜井形成多级提升方式。整个矿山在开采范围内形成多中段开采，造成矿山生产中段多，采场布置凌乱，相邻采场开采安全难度加大，资源浪费严重，通风系统复杂。矿山最大生产能力维持在12万t/a左右。

1.2 矿体特征

矿山有Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ三条主矿体，分别赋存于F2、F3、F4三条断裂控制含矿构造带中，其中，Ⅴ主矿体又分Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3三个矿体，三条含矿构造带由北向南近平行展布，长度均大于2 km，相距10～60 m。矿体顶底板围岩主要为粉砂质千枚岩，其次为含炭绢云母千枚岩及千枚状粉砂岩等。三条主矿体赋存于880 ～280 m 之间，呈似层状，平均产状为10°∠71°，平均厚度1.08 ～1.23 m。岩石硬度系数 f=5.2，矿石硬度系数f=15.6。开采深度520～220 m水平。

2 提升系统方案选择

2.1 方案初选

结合矿山原有的开采现状，520 m以上回采已接近尾声，维持原有开拓系统，技术改造只针对520 m以下的开拓运输系统进行选择。根据矿体赋存及地质条件，同时考虑利用矿山原有井巷工程，初步拟选了两种方案:平硐+盲竖井开拓方案;平硐+盲斜井开拓方案。对初选方案进行技术经济定性分析，见表1。

表1 初选开拓方案主要优缺点的比较

由于矿山340 m以下探矿程度较低，平硐+盲竖井方案不利于分期建设，且该方案基建期较长。平硐+盲斜井开拓方案有利于分期建设，能减少投资风险，具有投产快及投资较小等优势，因此，技术改造提升系统方案选择平硐+盲斜井开拓方案。

2.2 选择方案的技术经济比较

在推荐方案的基础上，根据利用矿山原有开拓工程，结合安全生产及技改投资及生产运行成本等条件，平硐+盲斜井开拓方案包括1#、3#盲斜井延伸方案;1#、3#盲斜井折返式二级提升方案和新建两条盲混合斜井开拓方案。

2.2.1 备选方案简述

(1)方案Ⅰ:平硐+新建两条盲混合斜井开拓系统。该方案在矿体下盘，从520 m主平硐至220 m最低开采中段，新布置两条盲混合斜井，通过甩车场与各中段连结。采用矿车组单钩串车提升，斜井倾角25°，净断面 6.28 m2，盲斜井负责矿石、废石、人员、材料设备的提升运输。

(2)方案Ⅱ:平硐1#、3#盲斜井延伸开拓方案。该方案充分利用原有1#、3#斜井，从380 m水平延伸至220 m水平，通过甩车场与各中段连结，采用矿车组单钩串车提升，斜井倾角25°，净断面 6.28 m2。由于1#斜井延伸至340 m水平与矿体斜交，3#斜井在400 m水平已穿过三条主矿体，故该方案必须预留斜井保安矿柱，且斜井均超出现有矿权范围。

(3)方案Ⅲ:1#、3#盲斜井折返式二级提升开拓方案。该方案利用原有1#、3#斜井作为一级斜井，在380 m中段以下矿体下盘新布置两条二级斜井，通过甩车场与各中段连结，采用矿车组单钩串车提升，斜井倾角25°，净断面6.28 m2。该方案3#斜井穿过矿体，须预留斜井保安矿柱。

2.2.2 三种备选方案的提升设备选型

根据各提升运输系统方案及斜井的设计提升能力，经计算，各方案选择的提升设备见表2。

2.2.3 备选方案比较

对各方案的建设工程量投资，设备投资及年运营费用等主要技术经济指标进行比较，见表3。

表2 提升设备选择

(1)建设工程投资。从3种方案建设工程投资来看，方案Ⅲ投资最少，方案Ⅰ次之。方案Ⅱ投资增加的主要原因是中段联络道工程量较大，方案Ⅲ设备投资相对较大。

表3 主要技术经济指标比较

(2)年运营费用。年运营费用方案Ⅲ最大，正常年比方案Ⅰ和方案Ⅱ年经营费多出150万元以上。费用增加的原因是方案Ⅲ采用二级提升方式，作业人员增加一倍，提升设备的总功率增大，造成人员费用和年耗电量费用大幅增加。

(3)保安矿柱。方案Ⅱ和方案Ⅲ均需预留保安矿柱，由于方案Ⅱ两条斜井均需预留保安矿柱，所以保安矿柱量更大。保安矿柱量越大，则中段有效矿块数减少越多，导致中段生产能力下降。泗人沟铅锌矿所用采矿方法矿块生产能力偏小，故预留保安矿柱对矿山生产能力影响较大，不利于矿山生产。

(4)提升能力。斜井提升能力本身较小，方案Ⅲ作为两级提升，增加了调车和摘挂钩环节，必然增加斜井一次提升时间，故在提升能力方面，方案Ⅲ处于较劣地位。方案Ⅰ和方案Ⅱ提升能力相对较大，能有效保证矿山提升及生产能力。

(5)生产组织及安全管理。方案Ⅰ和方案Ⅱ为一级提升，提升环节少，便于生产组织及管理，方案Ⅲ为二级提升，生产组织及管理相对复杂。同时，由于一级提升作业人员少，安全管理相对简单。结合安全生产作为技术方案选择的一个重要因素，故方案Ⅰ和方案Ⅱ优于方案Ⅲ。

2.2.4 方案的确定

经上述技术经济和生产能力比较、分析，泗人沟铅锌矿技改工程提升运输方案最终确定为方案Ⅰ，原因如下:

(1)方案Ⅰ的建设投资相对较大，但年运营费用较低，在矿山的服务年限内，年运营费用远低于方案Ⅲ，和方案Ⅲ的总投资差额相比较，具有更明显的优势和经济效益;

(2)提升能力方面，方案Ⅰ的提升运输能力较方案Ⅲ有明显的优势，能有效保证矿山的生产能力;

(3)中段生产能力方面，由于方案Ⅱ和方案Ⅲ保安矿柱占用矿山地质储量，影响矿山中段生产能力较大，方案Ⅰ没有保安矿柱，有效矿块数增加，有利于提高矿山生产能力，而且有利于矿山安全生产及组织和管理。

3 结论

通过对泗人沟铅锌矿提升系统技改备选方案的比较分析，最终确定了在矿山服务期内，经济效益最好，在矿山生产能力及安全生产方面，具备最明显优势的方案Ⅰ。方案Ⅰ的实施，可利用新系统对矿山开采现状进行重新规划设计，从根本上解决矿山无序的开采顺序;有利于采场结构参数的优化，缓解或减小相邻矿块的开采难度;形成有效的通风系统，改善矿井的通风现状;减少资源的浪费，提高矿产资源利用率，提高矿块生产能力，充分发挥矿山的规模效益，使矿山的经济效益，在目前的基础上，最少增加两倍以上。

［1］北京有色冶金设计研究总院.采矿设计手册(第二版)［M］.北京:中国建筑工业出版社，1987.

［2］解世俊.金属矿床地下开采(第二版)［M］.北京:冶金工业出版社，1980.

［3］刘新华.斜井提升系统设计与应用［J］.昆明理工大学学报，1998.