紅透山礦深部礦床開采接續(xù)開拓系統(tǒng)工程設計探討

高桂榮

（中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司 生產(chǎn)技術處，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦已經(jīng)經(jīng)過了50多年的開采，其銅鋅礦資源越來越少，因此，穩(wěn)定生產(chǎn)能力已經(jīng)成為了紅透山礦目前面臨的巨大挑戰(zhàn)[1]。目前紅透山礦的主要資源集中在最深部的采礦中段，也就是-827m中段以下更深部區(qū)域，其資源儲量在430萬噸左右。因此，深部礦床開采接續(xù)開拓系統(tǒng)工程是目前紅透山礦采礦的主要研究課題[2]。

1 深部開采過程中的安全隱患分析

紅透山礦建礦于1958年，礦脈成東西走向，水平長度2500m，水平厚度0.5m～160m，開采深度1257m。礦體有近水平、緩傾斜、急傾斜、反傾斜等狀況，時目前國內(nèi)金屬礦中較為復雜難采的深井礦山之一。紅透山礦的成礦物質(zhì)主要來源是由于太古宙早期的海底火山噴發(fā)活動而產(chǎn)生。巖性為石英閃長巖、橄欖巖、鈉長偉晶巖、輝綠巖、玄武巖等等，其礦巖堅硬且完整性好[3]。但是紅透山礦深部礦床開采還存在一些問題，主要是地壓問題突出，易導致高強度的巖爆現(xiàn)象，進而發(fā)生落盤，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。下面將對其開采過程中的安全隱患和應對措施進行簡要的分析[4]。

首先紅透山礦負責的地質(zhì)構(gòu)造導致其極易因為褶皺構(gòu)造而引起落盤，因為紅透山礦為近似直立的樞紐傾豎式褶皺，礦體非常容易受到褶皺的影響，隨著褶皺面而變得彎曲。且礦巖間的褶皺結(jié)構(gòu)在未揭露前還沒有儀器可以對其進行準確的檢測。

其次是由于地壓活動而引起的落盤，礦井開挖過程中巖體由于受到擾動，其應力會重新分布，一般是在礦柱和巷道的拱肩部位。而且地應力會隨著開采深度的增加而增加，特別是紅透山的開采深度超過1000m，且其礦體結(jié)構(gòu)為傾豎褶皺，所以，其地壓活動會更加的頻繁。而地壓活動的外在表現(xiàn)為巖爆，一般為彈射、劈裂、坍塌等，紅透山礦的地壓活動一般為片幫、劈裂，并且伴有巨大的聲響。

針對以上兩種紅透山礦開采中的主要安全隱患，本文給出了以下應對措施。

首先是針對落盤現(xiàn)象，主要采取錨索支護技術，即將鋼絞線裝入錨索孔中，并注入水泥砂漿，進而增加巖體的應力和強度，維護巖體穩(wěn)定。巖體軸向應力會隨著錨索的深度先增加后減少。圍巖在預應力下會壓縮，而由于錨索的作用可以形成承載拱結(jié)構(gòu)，進而穩(wěn)定圍巖，提高其內(nèi)在抗力。所以，在沒有大破壞的情況下，錨索支護可以調(diào)整圍巖應力，提高巖體的承載能力和穩(wěn)定性。

其次針對巖爆措施主要是采取隔板作業(yè)的制度，因為巖爆主要是在爆破后的3h之內(nèi)發(fā)生，因此，爆破后間隔1或2個班次進行爆破現(xiàn)場可以較好的避免因爆破引起的冒落。爆破會破壞圍巖應力場的平衡狀態(tài)，促進巖體裂紋的生長發(fā)育，但是隨著時間推移，圍巖又會恢復至穩(wěn)定狀態(tài)，可以通過威震監(jiān)測和聲射測試進行驗證，因此，要等圍巖穩(wěn)定后再進入作業(yè)現(xiàn)場。

2 紅透山礦深部礦床開采接續(xù)開拓系統(tǒng)工程分析研究

紅透山礦深部礦床開采接續(xù)開拓系統(tǒng)工程的實施主要是為了在穩(wěn)定現(xiàn)有產(chǎn)量的基礎上，實現(xiàn)增產(chǎn)。計劃在-827m中斷以下進行開采，預期開采成功后產(chǎn)量將提升30%左右。

深部礦體的開采主要包含了兩段接力豎井，即明罐籠井、東翼明風井、東翼盲罐籠井以及東翼盲箕斗井四條。其中明罐籠井主要用于人員、設備以及材料的運送，礦石和廢石的輔助提升，以及深部回采區(qū)域的入風井，還可以在開采東翼時作為補充安全出口。該罐籠井需要提升機進行配合，提升機通過平硐在312m標高和新設工業(yè)場地相連，人員、材料以及礦石等通過平硐進出豎井。東翼明風井是開采的主回風井。

除了以上主要豎井結(jié)構(gòu)外，還需要排水、供水系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、充填系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)的配合，其中排、供水系統(tǒng)深部采礦將采用集中排水的方式，設置永久水倉，將深部礦區(qū)的水排至原有排水系統(tǒng)后，再排至地表。供水由設在中段的水池供給。

供風系統(tǒng)由于礦井較深，需要在其中段新建坑內(nèi)空壓機站，確保盲豎井以下的采掘供風。目前紅透山礦的充填站位于近地表253m的平硐內(nèi)，采用尾砂充填法，充填材料混合后由管路下放到各生產(chǎn)中段。但是深部礦井距離原充填站太遠，導致管路壓力較大，因此需要在合適的中段位置建設接力充填站，以滿足深部采取區(qū)域接續(xù)充填的需要。供電系統(tǒng)是在原有變壓器的二次側(cè)架設兩條架空線路到新建的坑口變配電所。

本次深部開采沒有在原有的采礦系統(tǒng)上進行簡單的延深，而是在考慮深部礦體賦存條件的基礎上，在礦體東部建立新的開采系統(tǒng)，解決了中段開拓距離遠、長距離運輸以及嚴重干擾現(xiàn)有開采系統(tǒng)等問題。

另外，本文中使用礦體上盤設置地表明豎井來替代礦體下盤豎井。同時本文設置井下空壓機站，避免了供風系統(tǒng)線路長、投資大、維護難以及阻力損失大等問題。另外建設超長水池，合理利用井下礦泉水資源，可以保證水制冷的效果。

3 總結(jié)

紅透山是我國最主要的銅鋅礦產(chǎn)地，但是隨著開采的日益增加，其產(chǎn)量也在逐年減少，因此，進行深部礦床的開采成為了其提高產(chǎn)量的主要方式。但是深部開采存在較多的安全隱患，主要為紅透山礦本身地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地壓活動等造成的落盤、巖爆等。本文針對這些安全隱患提出了相應的預防措施。

進而對紅透山礦深部礦床開采接續(xù)開拓系統(tǒng)工程設計進行了分析，本文選擇在紅透山礦東部重新建立開采系統(tǒng)，并從礦體上盤地表明豎井設置、供風系統(tǒng)、分段高度、礦石運輸體系、運輸?shù)澜Y(jié)構(gòu)等各個方面進行了創(chuàng)新設計，提高了深部開采的安全性和工作效率，為提高紅透山礦的產(chǎn)量做出了巨大的貢獻，同時希望能夠給類似的深部礦床開采提供一定的參考。