某礦山斜坡道與豎井開拓方案比較研究

楊成林

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

礦床開拓是為了進行礦床開采由地表開鑿至礦體的主要井巷所組成的綜合性工程。開拓系統是地下礦山最重要的系統，對礦山安全經濟生產起著決定性作用。隨著技術、經濟的發展，國產無軌礦用設備日趨成熟，設備價格逐漸被各類礦山企業所接受；因此，目前采用無軌斜坡道開拓的礦山越來越多，特別是埋深較淺的礦山。斜坡道開拓系統一般采用柴油驅動的無軌設備，建設安裝要求較低，管理較簡單，同時機械化程度較高，勞動強度較小；但運營成本較高。而豎井開拓系統雖然運營成本較低，但采用電力驅動的有軌設備，建設安裝要求較高，管理較復雜，同時機械化程度較低，勞動強度較大[1-5]。本文以某礦山為例，對無軌斜坡道開拓系統與豎井開拓系統進行了詳細地技術經濟比較，揭示了這兩種開拓系統各個環節的差異，供類似礦山開拓系統借鑒。

1 項目概況

某礦山規模為1 kt/d，330 kt/a。地面標高為150～450 m，礦體賦存標高為132～-571 m，礦體埋深100～600 m。礦體走向85°～110°，傾向南，傾角20°～65°，厚度1.00～31.56 m，礦巖較穩固。該礦山采用分期開采，一期開采范圍為-60 m以上的礦體，后期開采范圍為-60 m以下的礦體。一期開采范圍的深度為210～510 m。礦體緊靠礦區北部，而礦體下盤礦區北部有多個相鄰的礦權，如圖1所示。

圖1 相鄰礦權關系

2 開拓系統擬定

根據礦體厚度、礦體傾角以及礦巖穩固性等條件，采礦方法選用分段空場法與留礦全面法[6]。礦體厚度＞5 m時，采用分段空場法；礦體厚度＜5 m，采用留礦全面法。為了便于礦塊布置，中段高度設為40 m，將一期開采范圍內礦體劃分為4個中段：60 m、20 m、-20 m、-60 m，同時設100 m回風水平。

根據開采規模與礦體賦存等條件，可選擇的開拓系統有豎井開拓、斜井開拓與斜坡道開拓3種開拓方法。然而，采用斜井開拓須把斜井布置在礦體下盤，而礦體又直接與礦區北部邊界接觸；因此，斜井口須設置在北部礦權范圍之外，且采用斜井開拓需設置主、副兩條斜井，工程量大。因此，本研究不考慮斜井開拓系統，僅對豎井與斜坡道開拓兩個方案進行比較。

2.1 無軌斜坡道開拓（方案1）

在選廠附近約156 m標高處沿礦區中部4線設置1條斜坡道至開采中段，擔負全礦人員、材料、設備、礦石、廢石的運輸；在4線附近礦體下盤設置1條進風管纜井，作為全礦主要的進風、壓氣、供水、排水、電纜等管纜的通道；在礦區東西兩端各設1條回風井，用作全礦的回風通道。礦石與廢石均采用鏟運機直接裝入汽車，通過斜坡道運至選廠。無軌斜坡道開拓方案示意，如圖2所示。

圖2 方案1開拓系統示意

2.2 豎井開拓（方案2）

把方案1的進風管纜井斷面加大，設置為罐籠豎井，擔負全礦人員、材料、設備、礦石、廢石的提升任務，并作為全礦主要的進風、壓氣、供水、排水、電纜等管纜的通道，在礦區東西兩端各設1條回風井，作為全礦的回風通道。礦石與廢石分別通過采場礦石溜井與廢石溜井下放至中段有軌水平，通過中段電機車運輸至罐籠豎井提出地表，再通過汽車轉運至選廠，轉運距離約1 km。豎井開拓方案示意，如圖3所示。

圖3 方案2開拓系統示意

3 方案比較

兩個方案的技術經濟比較，見表1。由表1可知：1）方案1只需開拓至20 m標高，而方案2需開拓至-60 m標高。方案1中進風管纜井與方案2中豎井相比，斷面面積要小很多，且不需要裝備。因此，方案1的斜坡道+進風管纜井的投資與方案2豎井的投資差不多。2）雖然方案1的運輸巷道斷面面積比方案2大，但方案1采用無軌設備運輸,不需要鋪軌架線，且車場的長度比方案2的小，因此兩個方案運輸巷道的投資差不多。3）方案1的提升運輸設備只需6輛10 t的井下汽車，投資為480萬元；而方案2同時需要提升機與電機車，其中使用提升機還需要在井口設井架與提升機房，投資為1 270萬元，電機車的投資為240萬元。因此，在提升運輸設備投資方面，方案1比方案2節省1 000萬元左右。4）經營費方面，雖然方案1汽車運輸單位成本較高，但不需要轉運，可直接由采場運輸至選廠。而方案2雖然從采場至地表的有軌運輸與豎井提升單位成本較低，但該方案物料提出井口后，還需要用汽車轉運1 km至選廠；總體經營費雖較低，但節省費用總額卻并不多，每年僅能節省39萬元。5）從綜合經濟效益費用現值上看，方案1比方案2節省690萬元。6）方案1基建開拓深度淺，且無需井筒裝備、井架建設、提升機安裝等，基建時間少。

表1 開拓方案比較

基于上述分析得出：相較于方案2，方案1的投資較小、經營費較高、總體經濟效益較好，基建時間短，生產環節較少，且采用無軌設備簡單靈活，便于管理，故擬選方案1。

4 結語

本文對某礦山采用無軌斜坡道與豎井開拓方案進行技術經濟比較，分析得出兩種開拓方式在各個環節的差異。與豎井開拓方案相比，無軌斜坡道開拓投資較小、經營費用較高，基建速度較快，管理較簡單。

一般來說，針對埋深較淺的礦山，豎井開拓方案提升經營費小的優勢并不明顯，而無軌斜坡道開拓方案采用汽車運輸雖然經營費稍高，但其基建時間短、機動靈活的優勢較明顯。因此，在埋深較淺的礦山可優先考慮采用無軌斜坡道開拓方案。