湖南某铅锌矿开拓方案优化探索

刘志勇，钟红涛，李昌元，蔡建华

（1.湖南有色产业投资集团有限责任公司，湖南 长沙 410129；2.湖南辰州矿业有限责任公司，湖南 怀化 419607）

湖南金水塘矿业有限责任公司井下主要有红旗坑工区和垱头冲工区两个独立的开采系统，垱头冲工区探采深度已近400m，地质探矿表明深部矿体下延趋势明显。

垱头冲工区在2015年之前主平硐以下采用多级盲斜井接力提升，各分段盲斜井均无人员提升装置，工区只有斜井系统一个安全出口，矿井开拓系统不符合《金属非金属地下安全规程》的规范要求，该公司因此成为应急管理部门重点监管对象，为消除矿井重大安全隐患和服务矿山长远发展，拟对垱头冲工区的开拓系统进行优化改造。

1 矿山现状与开拓系统问题

1.1 矿山开采技术条件

金水塘矿区为热液充填型铅锌矿床，所有矿体均赋存于硅化破碎带中，矿体呈脉状，次为透镜状（桶状），平均厚度约为1.2m。矿区共有硅化破碎带20组、103条，硅化破碎带主要呈NE、NNE向，次为NW 向展布，倾向南东或北西，倾角55°～85°不等，一般70°左右，硅化破碎带受成矿期断裂控制，而矿体则受硅化破碎带控制，其形态、产状三者基本一致。

垱头冲工区井下矿体和顶底板围岩比较稳固，矿区水文地质条件简单，工程地质条件中等。

1.2 矿山开拓系统现状

垱头冲工区采用平硐＋下盘盲斜井联合开拓，360m主平硐以上为平硐开拓，360m以下为4级盲斜井接力开拓，具体见表1。矿山中段高40m，采矿方法为浅孔留矿法。

表1 垱头冲工区盲斜井参数

垱头冲工区在开拓系统优化改造之前，7中段以上仅有零星残矿回采，8～10中段为主要开（备）采中段，11中段以下为开拓、探矿中段。

1.3 矿山开拓系统存在的问题

垱头冲工区2015年之前深部矿（废）石须经四级提升与四次平巷中转才可卸入地表矿（废）石仓，矿井运输线占用人员多、提升能力小、运输成本高、系统安全可靠性差［1］。主平硐以下的矿（废）石提升、行人、进风及其他辅系统全靠该斜井系统，井下各分段盲斜井均无人员提升装置，井下员工步行进出垂深400m的矿井，体能消耗大、全员劳动效率低。

垱头冲工区的矿井开拓系统已成为制约矿山发展的瓶颈，该公司为开发利用深部资源、提高矿山全员劳动生产率和消除矿井重大安全隐患，拟在垱头冲工区新建设一条从地表直达深部的井筒，用于人员进出井的提升与下放、井下矿（废）石提升、设备与材料下放、矿井进风、矿区第二个安全出口和其他辅助系统的接入。

2 开拓系统优化改造方案

2.1 方案初选

为改变开拓系统现状、消除矿井系统安全隐患，垱头冲工区拟新建一条从地面直达十一中段的井筒，新建井筒做为矿井提升、人行、进风井和第一安全出口，原开拓系统的接力斜井用于上部残矿的辅助提升及矿井第二安全出口，同时以新开拓井筒为基础优化矿井其他各辅助系统。

依据垱头冲工区开采现状、资源禀赋与开采技术条件，对开拓系统优化改造，并提出了明斜井与明竖井两个可比方案［2－4］。

2.2 方案比较

2.2.1 明斜井方案

明斜井布置在垱头冲工业广场西侧、360平硐南侧，斜井井口高程380m、井底高程－35m，在十一中段通过溜井与5＃斜井对接，断面为1／3三心拱、规格为2.8m×2.6m、坡度30°，内设猴车乘人装置、踏步、管缆线。

明斜井采用单钩、单箕提升，一般岩渣道床，用于人员、设备、材料及矿岩提升，为混合井，设计提升能力15万t／a。

2.2.2 明竖井方案

明竖井布置在垱头冲工区工业广场西侧、360平硐南侧附近，竖井井口高程358.8m、井底－190m，井筒净直径4.5m，内设管线与人行梯子。

明竖井采用落地式单绳缠绕双层、双罐笼提升，用于人员、设备、材料及矿岩提升，为混合井，设计提升能力38万t／a。

2.2.3 明斜井、明竖井方案比选

1.按建井原则比较。对于山坡型矿山采用平硐开拓较为适宜，对于缓倾斜矿体、小型或浅井矿山采用斜井开拓较为适宜，对于急倾斜矿体、大型或深井矿山采用竖井开拓较为适宜，垱头冲工区产能低于15万t／a、垂深在400m左右，属于小型、浅井矿山，分析认为采用明斜井方案较为适宜。

2.按矿山实际比较。（1）明斜井方案：新开拓系统建设无需外聘专业施工队伍，系统建设施工简单、投资省，新明斜井建成后能快速与新老系统连接，建成后运营费用低、利于通风行人，解决矿山探矿、生产、生存的矛盾，实现矿山持续稳定发展；（2）明竖井方案：矿井开拓系统按此方案建设后具有集中管理、兼顾长远等优点，不足之处明竖井建设需外聘专业施工队伍、建设工期长、投资大，建设期间不能快速解决矿山深部资源开拓、探采问题，不能解决当前矿山两个安全出口问题，因此该方案不予采用，具体见表2。

表2 两推荐方案比较表

3.方案比选结论。经建井原则与矿山实际两方面的技术经济比较后，推荐垱头冲工区采用明斜井方案优化矿井开拓系统。

为连接现有生产系统的关键中段，新明斜井建设时在八、十一中段设有中段车场，用于材料设备中转，人员通行，也用于通风、排水等其他辅助系统的管线安装的通道，具体如图1所示。

图1 垱头冲工区开拓系统纵投影图

2.3 新明斜井建设与系统优化

设计方案确定后，新明斜井及配套的系统工程自2016开工建设，2017年建成并投入使用，新明斜井开拓系统建成后，矿井开拓系统做了如下优化：

提升运输：新明斜井投产后，深部矿（岩）经两级提升、一次中转即进入地表矿仓，地表材料、设备等通过新建明斜井从地面直接下放到深部作业区域。

人员进出：新明斜井中设计安装了一套猴车乘人装置，人员可通过新建明斜井进入深部作业区域，新建明斜井作为矿井的进风井和第一安全出口，矿区原多级盲斜井作为辅助井和第二安全出口。

其他辅助系统：新明斜井建成后成为矿井新的主要进风井，同时矿井其他辅助系统的管线均改至该明斜井，通过该明斜井直接下延到深部作业区域。

3 结 论

矿井新明斜井建成及系统优化后，矿井开拓系统得以完善，产生如下效果：

1.垱头冲工区用于提升运输的人员减少了80%以上，提升系统的效率、可靠性、安全性跃上新台阶。

2.消除了员工步行出入井的顽疾，提高了垱头冲工区全员劳动生产率，矿山符合《金属非金属地下安全规程》建设标准。

3.垱头冲工区深部探矿保障能力与安全管理水平得到提高，湖南金水塘矿业有限责任公司采选能力得到提升。