铜矿峪矿二期采矿工程的初步方案_张占国

铜矿峪矿二期采矿工程的初步方案

张占国

(中条山有色金属公司,　山西垣曲县　043706)

摘　要:根据铜矿峪矿的生产现状及衔接要求,通过对二期采矿工程(690m主平硐以下的深部开采)主要问题的讨论,提出了铜矿峪二期采矿工程的方案:年矿石生产能力扩大到600万t,采用铲运机出矿方式的自然崩落法采矿,坑内粗碎矿石,皮带斜井提运矿石,斜坡道加辅助竖井开拓,以及相应的其它辅助配套系统。

关键词:自然崩落法;铲运机出矿;采矿工程;铜矿峪矿

铜矿峪矿经过近40年的建设开发和技术改造,确定了自然崩落采矿法这一最适应铜矿峪矿矿体开采的采矿方法。根据现有开拓范围内的保有储量和400万t/a生产能力计算,2007年690m以上中段的储量将全部采完。根据二期开采方案,考虑到中段衔接的要求,2005年690m以下中段的新中段必须投产。二期开拓系统与690m以上的相比,系统复杂,工程量大,施工周期长,特别是斜井施工周期长的矛盾显得非常突出。为保证铜矿峪矿生产衔接,二期工程的可行性研究及设计工作必需尽早实施。经中条山有色金属公司技术人员和北京有色冶金设计研究总院的共同合作,对铜矿峪矿二期工程提出了初步方案。

1　二期工程的主要目标

中条山有色金属公司是采选冶特大型联合企业,是我国主要产铜基地之一,铜矿峪矿是本公司的骨干矿山。经过40年来的建设发展,内外部条件已经完善,辅助生产设施配套、管理人员、技术力量、劳动力状况齐备。矿石储量资源在国内铜行业内占有优势,截止1996年未保有矿量为3.75亿t,品位0.67%,铜金属250万t,远景储量仅次于江西铜业公司,可以说铜矿峪矿具有一定的资源优势。

1.1　生产能力达600万t/a

根据矿山生产勘探工程揭露,以及国内外综合信息专家系统研究结果,铜矿峪矿深部矿体具有储量增加的趋势,矿床在一定深度上有一个矿化中心,目前的4#和5#矿体为这个中心的同源同根异体产物,矿床深部有扩展的可能。根据现有资料,450m 以下有亿吨以上的矿石量增加,远景储量可观。

根据矿床的赋存条件及几十年来的生产实践,对于自然崩落采矿法120m的中段高度是合适的。按此阶段高度划分,690m以下的2个中段分别为570m标高及450m标高,两个中段的储量各为8000万t左右。结合810中段和690中段储量和生产之间的关系,10m/a左右的下降速度是可能的,中段工程衔接施工是能够满足的,再通过其它方面的分析对比,690m以下中段600万t/a的生产能力是最优的。

从经营盈亏上看,当前生产能力400万t/a是在强制崩落采矿占产量的15%的情况下实现的。主平硐以下的开采增加了矿石提升、排水、通风深度,费用增高。这几项费用经粗略计算每年将增加1300万元的成本。这1300万元的成本,在采矿工艺上只有通过提高生产效率,增加产量来解决。分析认为,600万t/a的产量是有可能赢利的。

1.2　采用铲运机出矿

地下开采矿山生产能力和劳动生产率的增加,主要是以提高效率来实现,原有系统的效率在很大程度上取决于回采出矿作业的出矿结构和机械化程度。地下矿山回采出矿形式主要有铲运机出矿、装运机出矿、电耙出矿、振动放矿机出矿等多种。铲运机机动灵活,简化井下作业环节,作业适应范围广,劳动生产率高,生产能力大,是当前国内外出矿方式的发展方向。

20世纪90年代以来,我国铲运机出矿得到了迅速发展,国内现已有600台铲运机在使用,出矿效率在逐步提高,工人熟练程度、维修技术、备件国产化水平也不断提高。

铜矿峪矿采用自然崩落法生产以来,电耙台班

第3卷第2期Vol.3　N o.2 采矿技术

Mining T echnolog y

2003年6月

Jun.　2003

DOI:10.13828/ ki.ckjs.2003.02.015

生产效率从未超过100t,340万t/a的产量同时需有70～80台电耙来出矿。这样实际导致了生产中拉底面积加大,生产衔接中的掘进、深孔、砼量增加,设备人员增加,生产中的不安全因素增大,特别是放矿控制难度增加,管理难度加大。另一方面,对810中段矿石可崩性的总结,1.2m的大块率占15%～20%时,电耙台效90t/台班左右。根据现有资料推断,690m以下的矿岩可崩难度增大。随着RQD 值、节理密度、节理频数的变化,1.2m大块产出率将可能增加到30%左右,这样条件下的出矿方式,电耙出矿将进一步恶化,某些方面的指标将无法接受,能适应这样条件的出矿方式是铲运机出矿。

2　初步方案的选定和内容

2.1　方案选定

根据以上的分析和探讨,对二期工程的采矿拟定3个方案。

方案1:600万t/a生产能力,电耙出矿的自然崩落法采矿,中段轨道运输,坑下粗碎,主竖井、辅助竖井、废石竖井提升,现有690m主平硐运输方案。

方案2:600万t/a生产能力,电耙出矿的自然崩落法采矿,中段轨道运输,坑下粗碎,皮带斜井运矿直至选厂,辅助竖井、废石竖井提升方案。

方案3:600万t/a生产能力,铲运机出矿的自然崩落法采矿,中段轨道运输,坑下粗碎,皮带斜井运矿直至选厂,斜坡道及辅助竖井提升方案。

经过对3个方案在工程量,施工方案,投资估算,成本估算,经营费用,损益计算的详细分析和对比,认为方案1:600万t/a的生产能力时,主平硐的行车密度5～6分钟将有一趟列车。虽然在计算上可以承担,但这是满负荷运转,没有一点富余,理论上可行,实际难以达到。考虑到生产的绝对可靠性,决定放弃方案1。

对方案2和方案3的分析对比中,方案3由于铲运机的效率高,开拓及采矿经营费用、成本费用都优于方案2。最主要的是铲运机出矿解决了自然崩落法大块多而大的问题,解决了电耙出矿人员被动的去处理大块的情况,适应了产量的要求。铲运机为主动的铲、装大块,减少了事故点,改善了作业条件,保证了作业者的安全作业。坑下粗碎,皮带斜井提运矿石,解决了大产量的提运困难,保证了正常生产。斜坡道开拓无轨生产条件,保证了坑下大产量辅助生产的需要。在效益分析上,方案3除解决了深部开采所增加的成本外,还有盈利。经综合对比,方案3明显优于方案2,最终推荐方案3。

2.2　方案内容

2.2.1　采场底部结构

自然崩落法铲运机出矿的底部结构,采用穿脉进头式的铲运机出矿水平,穿脉铲运机道之间布置聚矿沟,用中深孔扩漏。铲运机道以上10m布置拉底水平,形成桃形柱保护铲运机道。拉底坑道布置为穿脉形式,在拉底水平的一侧端部拉槽,用中深孔拉底,并布置割帮工程。为回采底盘矿体,布置底盘沿脉副层。铲运机水平与运输水平之间设计储矿小井,以解决运输与出矿之间的矛盾。

2.2.2开拓系统

开拓系统采用皮带斜井、斜坡道加辅助竖井形式。皮带斜井从690m主平硐口附近的705m标高处,直接按7.101°的角度下掘至330m标高,总长3100m。皮带选用l.2m宽的钢丝绳皮带,驱动电机为3600kW,设于硐口工业场地内。斜井断面为3.2m×2.8m。斜坡道与皮带斜井平行,两者相距30m,断面为4.2m×3.4m。为了施工方便,二条斜井在不同的位置联通,斜坡道下面和各中段运输水平及铲运机出矿水平联通,担负人员、材料、设备的运送。

混合辅助井设计在690m中段的石门口的矿体底盘,直径6.5m,深度370m(690m～320m标高),罐笼和箕斗互为配重,并设有管缆间和梯子间,负责提升废石和部分材料。

2.2.3　其它辅助系统

废石在作业面装车,经中段平巷运至辅助竖井附近的废石仓内,箕斗提升到690m中段,再经690 m中段装车运至原废石提升井,经箕斗提升到水窑沟废石场。

在辅助竖井最下中段的车场附近设计集中排水水仓及水泵硐室,坑下水通过水泵房的水泵经竖井中的管道排至690中段,自流排出坑外。供电、供风、通风根据现有系统按中段衔接要求继续延深。

3　结束语

上述方案为铜矿峪矿二期采矿工程初步可行性研究的的推荐方案。虽然经过一定范围内的研究讨论,在可行性研究或初步设计阶段仍有可能变化。(收稿日期:2002-11-01)

40采矿技术 2003年6月