千米深井主副提升方案的比較與選擇

陳志興

（紫金礦業建設有限公司廈門設計分公司，福建廈門361009）

1 設計條件

豎井提升是聯系井上、井下的咽喉要道，它擔負著礦石、廢石、人員、材料和設備的垂直提升任務[1]。某銅礦豎井深度約1 277 m，工作制度330 d/a，3班/d，礦石提升量6 000 t/d，廢石提升量600 t/d，最大班人員200人，材料和設備若干。其中，主提升系統承擔礦石提升任務，副提升系統承擔廢石、材料和設備提升及人員升降任務。

與該提升規模相匹配的提升方案有兩種：主、副井方案和混合井方案。主、副井方案即主、副提升系統各設一條獨立豎井，提升機及電控系統安裝在各自獨立的井塔內，稱為方案Ⅰ；混合井方案即主、副提升系統設置在同一條井筒內，兩臺提升機及兩套電控系統安裝在同一個井塔內，稱為方案Ⅱ。

2 方案比較

根據提升任務、提升能力以及最低服務水平的要求，確定主、副提升系統主要技術參數，分別如表1、表2所示。

表1 主提升系統主要技術參數

表2 副提升系統主要技術參數

根據提升系統主要技術參數及設備選型，配置出兩種方案的井塔、井筒斷面及其他輔助工程，并就兩個方案的可比工程量、可比施工工期、可比投資做如下技術經濟比較，兩方案相同部分及提升系統設備及經營費用基本相同，故不進行比較。比較內容如表3所示。

3 方案推薦

主、副井方案比混合井方案可比投資多1 003萬元，占深部豎井工程總投資的比例較小，約為4.3%（按主、副井方案估算，深部豎井工程總投資為23 325萬元）。因此主要從技術角度對豎井方案進行優缺點分析，分析要素有如下三點。

3.1 提升系統的安全、穩定、可靠性

安全規程規定[2]：無隔離設施的混合井，在升降人員的時間內，箕斗提升系統應中止運行。而人員升降時間每班約為1 h，且人員上下并不集中，有很大的不確定性，因此勢必對礦石提升造成很大影響，也大大增加了生產管理的難度，根據該礦深部開采提升能力的要求，如果采用混合井，則必須在主、副提升格間設置隔墻。

隔墻使用一定年限后，在粉礦沖擊、腐蝕等不利因素作用下，其力學性能會發生弱化?；返倪\行速度為11.729 m/s（如采用引進設備方案，速度高達16 m/s），罐籠的運行速度為10.89 m/s（如采用引進設備方案，速度高達12 m/s），兩套提升容器高速運行產生的風箱效應導致隔墻兩側形成壓差，隔墻發生橫向往復振動及變形，容易產生疲勞破壞。在這些不利因素的影響下，隔板易墜落，使隔墻本身成為安全隱患。即使建立隔墻監測系統，在深度達到1 200 m以上的豎井中，其維護工作量也相當大，同時也十分困難，且大量的檢修維護工作對礦山的正常生產產生很大影響。從國內已運行的混合井的情況來看，也是如此。

而主、副井則各自獨立，無隔墻設置要求，既可避免上述安全隱患，又可避免因隔墻檢修維護對生產造成的影響。

從提升系統的安全、穩定、可靠性角度來看，方案Ⅰ優于方案Ⅱ。

3.2 建設工期

混合井由于要安裝隔墻，井筒裝備量達1 173 t，大量的井筒裝備安裝使方案Ⅱ工期比方案Ⅰ工期約長6個月。兩套提升系統安裝在同一井筒和井塔內，由于相互干擾，安裝調試無法同時進行，這也將導致方案Ⅱ工期比方案Ⅰ長2個月，即僅豎井工程本身的工期，方案Ⅱ比方案Ⅰ長8個月，另外，主、副井可單獨施工，主井由于井筒裝備安裝量極少，能先于副井完成施工，并可以利用先期完工的主井作為深部水平巷道、溜破系統、回風道等其他輔助工程的措施井，所以，主、副井方案不僅豎井工程本身施工工期短，還能進一步加速整個深部礦體開采工程的建設進度。而混合井方案在大量的井筒裝備沒有安裝完之前，無法作為深部工程的措施井。

表3 方案比較表

從建設工期的角度來看，方案Ⅰ優于方案Ⅱ。

3.3 進風質量

安全規程規定：混合井作進風井時，應采取有效的凈化措施，以保證風源質量。由于混合井服務中段較多，凈化措施實施難度大[3]，目前在運行的混合井僅靠中間隔墻來實現風源凈化，而隔墻并不能做到完全密封，國內目前在運行的混合井中多數由于隔墻腐蝕、維護難度大而取消了中間隔墻，代之以鋼絲網，因此混合井作為進風井時，其風源質量無法得到保證，對井下工作環境帶來不利影響，且不符合“六大系統”的要求。

主、副井方案中，只有副井進風，風源質量才能得到可靠保證。

從進風質量角度來看，方案Ⅰ優于方案Ⅱ。

4 結語

目前國內混合井由于存在上述諸多問題，應用并不普遍，少數使用混合井的礦山不外乎三個原因：

第一，節省投資。如20世紀70年代的大廠錫礦2#豎井，由于資金短缺，采用混合井的主要目的是節省投資。

第二，工業場地限制。如湖北三鑫公司雞冠嘴金礦，由于場地狹小，又受到前期工程的制約，不具備布置兩條豎井的條件。

第三，由于特殊的工程地質條件，使得井筒掘砌非常困難。如金川鎳業集團龍首礦，金川礦區普遍存在地應力大的特點，曾經出現過兩條豎井在掘砌尚未完工時就垮塌的現象。

以上三個因素在該銅礦均不存在。

主、副井在國內得到廣泛應用，大量的使用經驗證明其成熟可靠，尤其在千米深井中優勢更為突出。

基于上述理由，推薦采用方案Ⅰ，即主、副井方案。