提升系統銜接方案的分析和選擇

凌斌輝，劉榮成，劉曉亮

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

提升系統銜接方案的分析和選擇

凌斌輝，劉榮成，劉曉亮

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

楊家灣鐵鋅礦二期開采工程在原設計基礎上繼續向下延伸100 m，根據采礦方法的需要，提出3種提升方案進行對比和分析。方案Ⅰ對原有豎井進行延伸改造；方案Ⅱ新增1條盲斜井；方案Ⅲ新增一條盲豎井。通過設備選型計算、技術經濟對比，新增盲斜井方案投資少、工程量小、工期短、見效快，更適合該礦區。

深部開采；提升方案；開拓系統；技術經濟

在金屬礦山生產過程中，由于生產經營指標提高的需要，或隨著各采區資源的變化及采掘深度的不斷加深，常需要對提升系統進行改造，其中增大提升高度較為典型。而這類改造受到礦山現有系統條件的限制，不可能重新設計建設，那么尋找一個投資少、工期短、見效快的方案實現新老提升系統的銜接是非常重要的[1]。

1 概 況

楊家灣鐵鋅礦現有1條豎井，采用單繩纏繞式提升機，雙罐籠提升。豎井井筒直徑5.0 m，井口標高為+680 m，井底標高為+300 m。井筒內配置2臺GG1-1G單層罐籠。裝備1臺2JK-3/20E單繩纏繞式提升機，配YR450-8型10kV繞線式異步電動機，功率355 kW。配兩條型號為6V×37s+FC+φ32+1670的鋼絲繩，每條鋼絲繩長410 m。豎井提升能力為20萬t/a，同時負責廢石、人員、材料等的提升，兼做進風井。經計算校核，該提升系統能滿足礦山現階段的提升要求。

楊家灣鐵鋅礦Ⅲ號礦體是礦段最主要的生產礦體，規模大，鐵鋅品位高，占總儲量的95.5%，是主要的生產開采對象。Ⅲ號礦體45°～55°傾斜延伸200～300 m，最深處延伸至+200 m標高[2]。一期工程設計采用無底柱分段崩落法開采，現已開采至+300 m中段，二期設計內容為+200～+300 m礦體的開采。結合礦山現有系統條件的限制和二期采礦方法的要求，提出3種提升方案進行選擇和分析。方案I延伸已有豎井至200 m中段，方案II在礦體下盤位置新掘一條200～300 m盲斜井，方案Ⅲ在礦體下盤位置新掘一條200～300 m盲豎井。

2 提升方案的分析與選擇

2.1 豎井延伸方案

延伸主豎井至200 m中段，延伸深度為100 m，延伸后井底標高為187 m，井深約490 m。

使用吊罐反井法延深井筒[3]，井筒凈徑為5 m。施工輔助斜坡道至200 m中段，鑿延深水平井底巷道。一期豎井井底標高為287 m，二期豎井施工時，需在原豎井井底留8 m以上巖柱作為保護層，以保證下部安全施工。在275 m水平開采輔助水平，在300 m中段施工一條措施井至270 m標高并開鑿輔助水平，在270 m輔助水平安裝絞車，通過中心鉆孔下放鋼絲繩提升吊罐，利用吊罐作提升容器和鑿巖平臺，完成小斷面反井掘進，然后由上向下進行井筒的刷大和永久支護。

豎井延伸方案,提升高度增加100 m,現有提升設備的最大提升速度為5.88 m/s，根據最大班提升時間平衡表分析，提升系統現有的電動機無法滿足二期生產的提升要求。現有系統最大提升速度比較《金屬非金屬礦山安全規程》規定提升人員時最大速度10.9 m/s尚有富余，可選用YR450-6型電動機，電動機功率為400 kW，電壓10 kV，轉速為985 r/min。增大提升速度至7.73 m/s，經校核計算，該速度能滿足二期提升要求。但更換電機，增加提升速度后，過卷高度[4]、電控系統等也要做相應的改變，修改方案比較復雜。

2.2 盲斜井提升方案

在礦體下盤位置布置一條200～300 m的斜井與200 m中段、300 m中段連通。斜井傾角25°，凈斷面積9.36 m2，斜長236.62 m。根據20萬t/a的提升能力計算，每列礦車組由4輛1.1 m3固定式礦車組成，鋼絲繩繩端載荷4164 kg，選配6×19S+FC+φ24+1570型鋼絲繩，鋼絲繩長318 m,提升礦石、人員時鋼絲繩的安全系數分別為8.92和27.2[5-6]，均符合《金屬非金屬安全規程》。裝備1臺JK-2×1.5/30型單繩纏繞式提升機，配YR355-6型6 kV繞線式異步電動機，電機功率220 kW。各中段的礦石通過溜井下放至1.1 m3固定式礦車，每12輛礦車組成一列后由電機車牽引至斜井井底車場，每 4輛1.1 m3的固定式礦車組成1列經斜井提升至+300 m中段，再經過轉運平巷轉運至主豎井，最后運至地表。

2.3 盲豎井提升方案

在礦體下盤布置一條連通200 m中段與300 m中段的盲豎井。盲豎井直徑為4 m，井深100 m，井筒內配置1臺3#鋁合金雙層罐籠和1臺平衡錘，罐籠自重2500 kg，平衡錘自重4910 kg。裝備1臺2JK-2.5×1.2/20型單繩纏繞式提升機。配YR4003-8型10 kV繞線式異步電動機，電機功率220 kW。配兩條型號為6V×37+Fc+φ32+1670的鋼絲繩，每條鋼絲繩長460 m。每個中段的礦石通過溜井下放至1.1 m3固定式礦車，每12輛礦車組成一列后由電機車牽引至豎井井口位置，再由盲豎井井口配置的推車機將礦車推入罐籠，通過盲豎井運至+300 m中段，再經過轉運平巷運至主豎井，然后運至地表。

2.4 方案分析與比較

三個方案各有優劣，豎井延伸方案不需要轉運，管理較簡單，運營成本低，但是豎井貫通、更換電動機和電控設備時會影響生產；盲斜井與盲豎井方案施工時不會影響生產，但是需要進行轉運，管理相對復雜，運營成本高；盲豎井提升能力大，投資高，盲斜井提升能力略小，但是投資低。3個方案的詳細對比見表1。

表1 提升方案對比表

從上表可以看出，200～300 m之間礦體傾角為45°～55°之間，已有豎井距離礦體較遠，豎井延伸方案石門長，工程量大；沿礦體下盤布置的偽傾斜盲斜井，距離礦體近，石門短，工程量小。豎井延伸方案需新增井筒裝備和更新提升設備；盲斜井和盲豎井方案均需新增提升機及配套裝備。總投資盲豎井方案最高，盲斜井方案最低。由于多個轉運步驟，盲斜井和盲豎井方案的提升成本高于豎井延伸方案。綜上所述,盲斜井方案更符合礦山現有系統條件。

3 結 論

楊家灣鐵鋅礦區明豎井和盲斜井聯合開拓方案從工程量、支護量、設備選購費、提升成本等方面綜合考慮，相對于另外兩種方案工程量小、投資少，充分考慮了礦山現有系統條件的限制。

[1] 趙曉峰，陳曉飛，王曉東.生產豎井提升系統改造優化方案[J].黃金，2012，33(6).

[2] 長沙礦山研究院有限責任公司.楊家灣鐵鋅礦崩落法轉充填法開采方案[R].長沙：長沙礦山研究院有限責任公司，2013.

[3] 采礦設計手冊編輯部.采礦設計手冊(礦床開采卷)[M].北京：中國建筑工業出版社，1988.

[4] 李曉飛，薛劍光.《金屬非金屬礦山安全規程》解讀[M].廠家出版社，2006.

[5] 采礦設計手冊編輯部.采礦設計手冊(礦山機械卷)[M].北京：中國建筑工業出版社，1988.

[6] 長沙有色冶金設計研究院有限公司.有色金屬采礦設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2012.

2013-10-09)

凌斌輝(1988-)，男，湖南婁底人，助理工程師，主要從事礦山機械研究和設計工作，Email：709129024@qq.com。