麦坝矿区龙滩坝矿段生产期开拓方案优化

刘建龙 刘国斌 李秀贵

(中国铝业贵州分公司矿业公司)

矿山企业依据初步设计和安全设施设计完成基建工程后，组织相关专家验收，验收通过后，矿山企业由基建期转入生产期。在生产期矿山遵照初步设计和安全设施设计内容完成各接替中段延伸设计、主要溜矿系统设计等相关内容，但因基建工程缺陷、矿体赋存形态发生变化和初步设计不合理等，如继续按原初步设计方案施工会导致矿山不能稳定均衡生产、经济盈利能力下降和安全风险升高，因此，有必要对初步设计中开拓方案进行优化。

1 麦坝矿区简介

麦坝矿区位于贵州省清镇市北西方向，平距约19 km。矿区南北长5 km，东西宽1.6 km，面积为8 km2。地理坐标为东经106°22′33″～106°23′45″，北纬26°28′45″～26°36′15″，含龙滩坝和龙头山2个矿段[1]。矿区采矿证证载规模为30万t/a，其中龙滩坝矿段20万t/a，龙头山矿段10万t/a。

麦坝矿区于2013年8月完成安全设施设计验收并进入生产期，目前龙滩坝矿段正在进行1 330 m中段矿石的开采和1 270 m中段开拓工程掘进作业。龙滩坝矿段中段设置分别为1 390，1 360，1 330，1 300，1 270，1 240 m 5个中段，其中1 300和1 330 m中段靠近矿体底板的一条运输平巷为基建中段，中段开采顺序为1 300，1 330，1360，1 270，1 240 m[2]。麦坝矿区龙滩坝矿段开拓系统见图1。

2 生产期初步设计存在的问题

2.1 1 360 m中段延伸

麦坝矿区龙滩坝矿段采用箕斗斜井+辅助斜井开拓方式，箕斗斜井承担矿石运输和进风，辅助斜井承担废石及材料运输、人员出入和进风，各中段平巷与辅助斜井通过装载硐室连接。基建期由于各方面原因未施工装载硐室，如按初步设计方案通过装载硐室连接辅助斜井与1 360 m中段平巷，不利于矿山正常生产作业。

2.2 1 360 m中段回风连接方式

初步设计方案中龙滩坝矿段1 360 m中段西翼运输平巷直接与总回风斜井联通，随着勘探程度的不断提高，发现1 330～1 360 m中段矿体走向长度缩短，如按初步设计方案，1 360 m中段西翼运输平巷要与总回风斜井直接联通，必须穿过地表凹陷区，此凹陷区三面环山，汇水面积积水，凹陷区最低标高为1 423.1 m，受贵州喀斯特地质影响，在掘进过程中可能与凹陷区联通，巷道难以通过，可能会导致安全事故[3]。

2.3 1 300 m中段以下溜矿系统设置

初步设计中1 300 m中段以下矿石通过1 240～1 210 m矿石溜井，经箕斗斜井提升到地表。其中，1 270 m中段开采矿石先通过中段运输平巷到1 270～1 240 m矿石溜井，溜井下放矿石到1 240 m中段接矿平巷，再通过接矿平巷运输并下放矿石到1 240～1 210 m矿石溜井，最后由箕斗提升到地表；1240m中段开采矿石直接通过运输平巷并下放矿石到1 240～1 210 m矿石溜井，最后通过箕斗提升到地表。如按初步设计方案，要开采1 270 m中段的矿石，必须完成全部1 270 m中段和部分1 240 m中段井巷工程和安装工程，导致当期开拓费用高，工期长，生产成本摊销大，影响矿山稳定均衡生产。

图1 麦坝矿区龙滩坝矿段开拓系统示意

针对上述问题进行总结分析，得出基建工程缺陷、矿体赋存形态发生变化和初步设计不合理导致矿山在生产期不宜完全按照初步设计施工，必须进行优化整改。

3 开拓方案优化

主要开拓巷道的位置确定是矿山设计与生产中一个重要而复杂的技术问题，它涉及到投资、建设期限、生产费用、安全生产条件及管理等各个方面，矿山企业应根据实际情况提出各种经济上、安全上可行的方案进行比较筛选[4-5]。本次以不影响矿山当前持续生产、中段建设投资费用少、生产效率高和安全风险低的原则进行开拓方案优化。优化后的麦坝矿区龙滩坝矿段开拓系统见图2。

3.1 1 360 m中段平巷与辅助斜井连接方式

针对通过装载硐室连接辅助斜井与1 360 m中段平巷主要是影响辅助斜井功能正常发挥，提出在基建1 330 m中段掘进盲斜井到1 360 m标高，再施工1 360 m中段平巷的优化方案，采用2DPJ-30型耙矿绞车配0.3 m3耙斗用于耙渣，盲斜井施工完成以后，在盲斜井上部安装JTP-1.0×0.8 m型提升绞车用于提升及下放掘进过程中需要的材料和产生的废石，1 360 m中段平巷掘进施工采用ZWY-71T型轮式扒渣机和YFC0.7(6)型矿车出渣，在掘进过程中遇到的不稳固地段采用HPH6型喷射机进行喷浆支护。按此施工，矿山可以持续正常生产作业，且缩短中段石门长度，但中段通风阻力大，后期需考虑矿井调风、配风措施。

3.2 1 360 m中段回风连接方式

针对原设计方案井巷工程量大和安全风险高，提出1 360 m中段西翼回风平巷通过回风盲斜井间接与总回风斜井连接的优化方案，具体连接是1 360 m中段西翼平巷先与1 330 m中段西翼巷道通过斜井方式联通，再通过基建1 330 m中段西翼巷道与总回风斜井间接联通。先采用ZWY-71T型轮式扒渣机和YFC0.7(6)型矿车施工1 360 m中段运输平巷，施工到矿体走向尖灭位置后停止施工，再在1 330 m 中段施工回风盲斜井，采用2DPJ-30型耙矿绞车配0.3 m3耙斗耙渣，最后1 360 m中段西翼回风平巷与回风盲斜井贯通，在掘进过程中遇到的不稳固地段采用HPH6型喷射机进行喷浆支护。这样施工的优点是中段井巷工程量小，工期短，掘进安全风险低；缺点是中段通风阻力大，后期矿井需考虑调风、配风措施。

图2 优化后麦坝矿区龙滩坝矿段开拓系统示意

3.3 1 300 m中段以下溜矿系统

针对原设计方案缺陷，提出增加一组1 270～1 240 m 矿石溜井，省去1 240 m接矿平巷工程的优化方案，先采用YSP45型上向型凿岩机施工φ3.6 m竖井，再用钢筋混凝土支护，混凝土强度等级为C25，支护厚度为300 mm，螺纹钢钢筋直径为16 mm，间排距为200 mm，内衬采用20 mm厚锰钢板，锰钢板采用焊钉连接固定，间排距为250 mm,焊钉规格为φ20 mm×300 mm。此方案优点是中段井巷工程量小，当期开拓费用低，工期短，生产运输环节少，生产效率高，利于矿山稳定均衡生产。

4 应用效果

目前麦坝矿区龙滩坝矿段正在进行1 330 m中段西翼矿石回采和1 270 m中段开拓工程施工。上述优化工程中1 360 m中段平巷与辅助斜井连接方式和1 360 m中段回风连接方式已经实施完成，1 300 m 中段以下溜矿系统优化工程正在施工中。

优化1 360 m中段平巷与辅助斜井连接方式,节省1 360 m中段石门工程量209.3 m，按照龙滩坝矿段中段运输平巷断面6.48 m2计算，节省工程费用59.7万元(井巷工程费用按440元/m3计算，且不考虑巷道掘进过程中支护费用，下同)。优化1 360 m 中段回风连接方式,节省1 360 m中段西翼回风平巷工程量581.6 m，按照龙滩坝矿段中段运输平巷断面6.48m2计算，节省工程费用165.8万元。优化1 300 m中段以下溜矿系统,节省1 240 m接矿平巷工程量134.5 m，按照龙滩坝矿段中段运输平巷断面6.48 m2计算，节省工程费用38.3万元；同时减少1 270 m中段矿石开采当期投入工程量 649.5 m，按照龙滩坝矿段中段运输平巷断面6.48 m2计算，减少当期工程投资费用185.2万元。

麦坝矿区于2013年8月完成全部基建工程并投产，通过开展生产期开拓方案优化工作，确保了矿山生产矿量的正常接替。麦坝矿区龙滩坝矿段产量出现稳中逐步升高的趋势，发挥了技术支撑生产的作用，2013—2017年麦坝矿区龙滩坝矿段采矿量见表1。

表1 2013—2017年麦坝矿区龙滩坝矿段产量

注：2013年产量为8—12月份数据。

5 结 论

通过对麦坝矿区龙滩坝矿段生产期开拓方案优化，节省工程费用263.8万元，减少当期工程投资费用185.2万元，为2013—2017年产量提高提供了技术支撑，促进了生产。矿山进入生产期后，随着勘探程度的不断提高，对矿体赋存形态更加清楚，必须对原初步设计中不合理之处进行调整，矿山应持续开展开拓方案优化工作。在开展开拓方案优化工作中，矿山企业需注意《国家安全监管总局关于印发金属非金属矿山建设项目安全设施设计重大变更范围的通知》(安监总管一〔2016〕18号)，如属于重大变更范围，应当重新编制安全设施重大变更设计，并报原批准部门同意，否则不得施工。

[1] 昆明有色冶金设计研究院.中铝贵州分公司第二铝矿麦坝矿区坑内开采工程初步设计[R].昆明：昆明有色冶金设计研究院，2007.

[2] 昆明有色冶金设计研究院.中国铝业股份有限公司贵州分公司第二铝矿麦坝矿区坑内开采工程(50万t/a)安全设施设计(变更)[R].昆明：昆明有色冶金设计研究院，2013.

[3] 贵州晨辉达矿业工程设计有限公司.中国铝业股份有限公司贵州分公司第二铝矿麦坝矿区龙滩坝及龙头山矿段中段运输系统安全设施设计(补充)[R].贵阳：贵州晨辉达矿业工程设计有限公司，2017.

[4] 《采矿手册》编委会.采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[5] 《采矿工程设计手册》编委会.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.