麥壩礦區龍灘壩礦段生產期開拓方案優化

劉建龍 劉國斌 李秀貴

(中國鋁業貴州分公司礦業公司)

礦山企業依據初步設計和安全設施設計完成基建工程后，組織相關專家驗收，驗收通過后，礦山企業由基建期轉入生產期。在生產期礦山遵照初步設計和安全設施設計內容完成各接替中段延伸設計、主要溜礦系統設計等相關內容，但因基建工程缺陷、礦體賦存形態發生變化和初步設計不合理等，如繼續按原初步設計方案施工會導致礦山不能穩定均衡生產、經濟盈利能力下降和安全風險升高，因此，有必要對初步設計中開拓方案進行優化。

1 麥壩礦區簡介

麥壩礦區位于貴州省清鎮市北西方向，平距約19 km。礦區南北長5 km，東西寬1.6 km，面積為8 km2。地理坐標為東經106°22′33″～106°23′45″，北緯26°28′45″～26°36′15″，含龍灘壩和龍頭山2個礦段[1]。礦區采礦證證載規模為30萬t/a，其中龍灘壩礦段20萬t/a，龍頭山礦段10萬t/a。

麥壩礦區于2013年8月完成安全設施設計驗收并進入生產期，目前龍灘壩礦段正在進行1 330 m中段礦石的開采和1 270 m中段開拓工程掘進作業。龍灘壩礦段中段設置分別為1 390，1 360，1 330，1 300，1 270，1 240 m 5個中段，其中1 300和1 330 m中段靠近礦體底板的一條運輸平巷為基建中段，中段開采順序為1 300，1 330，1360，1 270，1 240 m[2]。麥壩礦區龍灘壩礦段開拓系統見圖1。

2 生產期初步設計存在的問題

2.1 1 360 m中段延伸

麥壩礦區龍灘壩礦段采用箕斗斜井+輔助斜井開拓方式，箕斗斜井承擔礦石運輸和進風，輔助斜井承擔廢石及材料運輸、人員出入和進風，各中段平巷與輔助斜井通過裝載硐室連接。基建期由于各方面原因未施工裝載硐室，如按初步設計方案通過裝載硐室連接輔助斜井與1 360 m中段平巷，不利于礦山正常生產作業。

2.2 1 360 m中段回風連接方式

初步設計方案中龍灘壩礦段1 360 m中段西翼運輸平巷直接與總回風斜井聯通，隨著勘探程度的不斷提高，發現1 330～1 360 m中段礦體走向長度縮短，如按初步設計方案，1 360 m中段西翼運輸平巷要與總回風斜井直接聯通，必須穿過地表凹陷區，此凹陷區三面環山，匯水面積積水，凹陷區最低標高為1 423.1 m，受貴州喀斯特地質影響，在掘進過程中可能與凹陷區聯通，巷道難以通過，可能會導致安全事故[3]。

2.3 1 300 m中段以下溜礦系統設置

初步設計中1 300 m中段以下礦石通過1 240～1 210 m礦石溜井，經箕斗斜井提升到地表。其中，1 270 m中段開采礦石先通過中段運輸平巷到1 270～1 240 m礦石溜井，溜井下放礦石到1 240 m中段接礦平巷，再通過接礦平巷運輸并下放礦石到1 240～1 210 m礦石溜井，最后由箕斗提升到地表；1240m中段開采礦石直接通過運輸平巷并下放礦石到1 240～1 210 m礦石溜井，最后通過箕斗提升到地表。如按初步設計方案，要開采1 270 m中段的礦石，必須完成全部1 270 m中段和部分1 240 m中段井巷工程和安裝工程，導致當期開拓費用高，工期長，生產成本攤銷大，影響礦山穩定均衡生產。

圖1 麥壩礦區龍灘壩礦段開拓系統示意

針對上述問題進行總結分析，得出基建工程缺陷、礦體賦存形態發生變化和初步設計不合理導致礦山在生產期不宜完全按照初步設計施工，必須進行優化整改。

3 開拓方案優化

主要開拓巷道的位置確定是礦山設計與生產中一個重要而復雜的技術問題，它涉及到投資、建設期限、生產費用、安全生產條件及管理等各個方面，礦山企業應根據實際情況提出各種經濟上、安全上可行的方案進行比較篩選[4-5]。本次以不影響礦山當前持續生產、中段建設投資費用少、生產效率高和安全風險低的原則進行開拓方案優化。優化后的麥壩礦區龍灘壩礦段開拓系統見圖2。

3.1 1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式

針對通過裝載硐室連接輔助斜井與1 360 m中段平巷主要是影響輔助斜井功能正常發揮，提出在基建1 330 m中段掘進盲斜井到1 360 m標高，再施工1 360 m中段平巷的優化方案，采用2DPJ-30型耙礦絞車配0.3 m3耙斗用于耙渣，盲斜井施工完成以后，在盲斜井上部安裝JTP-1.0×0.8 m型提升絞車用于提升及下放掘進過程中需要的材料和產生的廢石，1 360 m中段平巷掘進施工采用ZWY-71T型輪式扒渣機和YFC0.7(6)型礦車出渣，在掘進過程中遇到的不穩固地段采用HPH6型噴射機進行噴漿支護。按此施工，礦山可以持續正常生產作業，且縮短中段石門長度，但中段通風阻力大，后期需考慮礦井調風、配風措施。

3.2 1 360 m中段回風連接方式

針對原設計方案井巷工程量大和安全風險高，提出1 360 m中段西翼回風平巷通過回風盲斜井間接與總回風斜井連接的優化方案，具體連接是1 360 m中段西翼平巷先與1 330 m中段西翼巷道通過斜井方式聯通，再通過基建1 330 m中段西翼巷道與總回風斜井間接聯通。先采用ZWY-71T型輪式扒渣機和YFC0.7(6)型礦車施工1 360 m中段運輸平巷，施工到礦體走向尖滅位置后停止施工，再在1 330 m 中段施工回風盲斜井，采用2DPJ-30型耙礦絞車配0.3 m3耙斗耙渣，最后1 360 m中段西翼回風平巷與回風盲斜井貫通，在掘進過程中遇到的不穩固地段采用HPH6型噴射機進行噴漿支護。這樣施工的優點是中段井巷工程量小，工期短，掘進安全風險低；缺點是中段通風阻力大，后期礦井需考慮調風、配風措施。

圖2 優化后麥壩礦區龍灘壩礦段開拓系統示意

3.3 1 300 m中段以下溜礦系統

針對原設計方案缺陷，提出增加一組1 270～1 240 m 礦石溜井，省去1 240 m接礦平巷工程的優化方案，先采用YSP45型上向型鑿巖機施工φ3.6 m豎井，再用鋼筋混凝土支護，混凝土強度等級為C25，支護厚度為300 mm，螺紋鋼鋼筋直徑為16 mm，間排距為200 mm，內襯采用20 mm厚錳鋼板，錳鋼板采用焊釘連接固定，間排距為250 mm,焊釘規格為φ20 mm×300 mm。此方案優點是中段井巷工程量小，當期開拓費用低，工期短，生產運輸環節少，生產效率高，利于礦山穩定均衡生產。

4 應用效果

目前麥壩礦區龍灘壩礦段正在進行1 330 m中段西翼礦石回采和1 270 m中段開拓工程施工。上述優化工程中1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式和1 360 m中段回風連接方式已經實施完成，1 300 m 中段以下溜礦系統優化工程正在施工中。

優化1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式,節省1 360 m中段石門工程量209.3 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，節省工程費用59.7萬元(井巷工程費用按440元/m3計算，且不考慮巷道掘進過程中支護費用，下同)。優化1 360 m 中段回風連接方式,節省1 360 m中段西翼回風平巷工程量581.6 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48m2計算，節省工程費用165.8萬元。優化1 300 m中段以下溜礦系統,節省1 240 m接礦平巷工程量134.5 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，節省工程費用38.3萬元；同時減少1 270 m中段礦石開采當期投入工程量 649.5 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，減少當期工程投資費用185.2萬元。

麥壩礦區于2013年8月完成全部基建工程并投產，通過開展生產期開拓方案優化工作，確保了礦山生產礦量的正常接替。麥壩礦區龍灘壩礦段產量出現穩中逐步升高的趨勢，發揮了技術支撐生產的作用，2013—2017年麥壩礦區龍灘壩礦段采礦量見表1。

表1 2013—2017年麥壩礦區龍灘壩礦段產量

注：2013年產量為8—12月份數據。

5 結 論

通過對麥壩礦區龍灘壩礦段生產期開拓方案優化，節省工程費用263.8萬元，減少當期工程投資費用185.2萬元，為2013—2017年產量提高提供了技術支撐，促進了生產。礦山進入生產期后，隨著勘探程度的不斷提高，對礦體賦存形態更加清楚，必須對原初步設計中不合理之處進行調整，礦山應持續開展開拓方案優化工作。在開展開拓方案優化工作中，礦山企業需注意《國家安全監管總局關于印發金屬非金屬礦山建設項目安全設施設計重大變更范圍的通知》(安監總管一〔2016〕18號)，如屬于重大變更范圍，應當重新編制安全設施重大變更設計，并報原批準部門同意，否則不得施工。

[1] 昆明有色冶金設計研究院.中鋁貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區坑內開采工程初步設計[R].昆明：昆明有色冶金設計研究院，2007.

[2] 昆明有色冶金設計研究院.中國鋁業股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區坑內開采工程(50萬t/a)安全設施設計(變更)[R].昆明：昆明有色冶金設計研究院，2013.

[3] 貴州晨輝達礦業工程設計有限公司.中國鋁業股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區龍灘壩及龍頭山礦段中段運輸系統安全設施設計(補充)[R].貴陽：貴州晨輝達礦業工程設計有限公司，2017.

[4] 《采礦手冊》編委會.采礦手冊[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[5] 《采礦工程設計手冊》編委會.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2003.