銅綠山礦三期工程設計與建設

吳 偉

(大冶有色金屬公司銅綠山礦， 湖北大冶市 435101)

銅綠山礦三期工程設計與建設

吳 偉

(大冶有色金屬公司銅綠山礦， 湖北大冶市 435101)

銅綠山礦是大冶有色公司的主力礦山，－365 m中段及以上所剩礦量不多，急需開拓下部中段的礦量進行補充，為此，進行了三期工程設計與建設。三期工程是二期工程的接續(xù)工程，設計規(guī)模為2500 t/d，最低生產中段為－725 m中段。三期工程的開拓系統(tǒng)經過多方案比較后確定為延深現(xiàn)有副井、新掘盲主井的方案。

銅綠山礦;三期工程;盲主井;溜破系統(tǒng);采準工程

1 概況

銅綠山礦1998年底二期工程全面建成投產后，生產能力明顯提升，至2003年，全礦平均日產礦石量達3695 t，其中地采2364 t/d，露采1331 t/d;年產礦山銅穩(wěn)定在10000～12000 t。鑒于2002年以后銅綠山礦南露天開采能力將消失，而其地采－185，－245 m中段已轉入殘采;－305，－365 m中段的可采面積縮小，可采礦量銳減，無法滿足礦山可持續(xù)發(fā)展的需要，采取措施向深部延深開采迫在眉睫，大冶有色公司從2003年開始組織討論、論證、設計銅綠山礦三期工程即二期的延深接替工程建設方案。

2 設計

2．1 開拓方案的比較與確定

根椐銅綠山礦礦床賦存條件及其地采采礦方法和生產規(guī)模，結合現(xiàn)有開拓系統(tǒng)，可供選擇的三期工程開拓方案有5個，各方案的優(yōu)缺點見表1。

表1 三期工程開拓方案比較

經反復比較、論證，方案1、方案2和方案3都 不予推薦;方案4的工程投資和單位礦石生產成本均比方案5低，方案4優(yōu)于方案5。在此期間，大冶有色公司于2004年1月委托中國有色工程設計研究總院進行銅綠山礦三期工程開拓方案研究工作。同年4月，中國有色工程設計研究總院提交的《銅綠山礦－365 m以下深部礦體開拓方案》初步意見，經大冶有色公司討論研究，同意按該院推薦的“延深副井、新掘盲主井、深部設破碎系統(tǒng)”方案即方案4實施。

2．2 設計依據及基本原則

開拓方案確定后，中國有色工程設計研究總院于2004年6月完成了銅綠山礦－365 m以下深部開采工程的全面設計。

2．2．1 設計依據

銅綠山礦三期工程設計，主要依據大冶有色公司的《設計委托書》，及其所提供的地質資料。根據地質資料，銅綠山礦－365 m以下探明和控制的礦石儲量為13889772 t，銅品位1%，銅金屬量139368 t，鐵品位 25．36%，金品位 0．82 g/t，銀品位 5．79 g/t。此外，還有推斷資源量 1970730 t，銅品位0．82% ，銅金屬量 16234 t。

設計過程中，還綜合考慮了銅綠山礦現(xiàn)有地采生產能力、生產條件以及礦山持續(xù)發(fā)展等各方面因素。三期工程是在二期深部開采工程基礎上向下延深。30多年，特別在二期深部開采工程投產以來，已經形成了1套較為完備的供水、供電、交通運輸系統(tǒng)，為三期工程建設和生產提供了有利條件。

2．2．2 設計基本原則

根據銅綠山礦－365 m以下礦體開采技術條件及設計規(guī)范要求，確定了三期工程設計的基本原則主要有:

(1)盡管－365 m標高以下各個中段的礦量越來越少，但應盡量維持和上部坑采相同的生產規(guī)模，使礦石產量不減少;

(2)對開拓方案進行詳細的技術經濟比較，盡量減少基建對現(xiàn)有生產系統(tǒng)的影響;

(3)由于礦量減少，中段高度宜相應加大(主要指運輸水平);

(4)采礦方法應選用高效率的采礦方法，減少掘進工作量。

2．3 三期工程設計主要內容

2．3．1 建設規(guī)模和服務年限

銅綠山礦二期工程地采的生產規(guī)模為2500 t/d，－365 m以下的各中段礦量減少，除個別中段能達到2500 t/d外，其余中段均達不到設計要求，為了保持礦石產量的持續(xù)穩(wěn)定，可在－425 m中段生產結束后，其下部中段可采用2個中段同時生產以維持地采2500 t/d的生產能力，因此，三期工程生產規(guī)模仍按日產礦石2500 t設計。

三期工程按 60 m中段高度設計了 －425，－485，－545，－605，－665 m 和 －725 m 6個中段。自－365 m至－725 m探明儲量3301077 t，控制儲量8215827 t，控制儲量的90%作為設計利用儲量，按地采2500 t/d的生產規(guī)模，考慮采礦礦石的損失貧化后，礦山可服務17 a。

2．3．2 新掘盲主井和延深副井

盲主井位于原二期工程主井附近，盲主井從－365 m水平至－862 m水平標高，井深497 m;井筒直徑4．5 m，井壁采用300 mm厚的砼支護。在－365 m水平掘砌盲主井提升機硐室，安裝1臺JKM－2．8×6(Ⅲ)多繩提升機。盲主井提升系統(tǒng)采用單箕斗帶平衡錘的提升方式。經破碎后的礦石由設在－812 m的裝礦皮帶和計量漏斗裝入箕斗，經盲主井提升系統(tǒng)提升至－425 m水平轉運至原二期工程主井轉載倉，再由現(xiàn)有主井提升到地表。廢石提升與礦石提升交叉作業(yè)，廢石由廢石溜井運至箕斗提升到地表。

二期工程建成的副井，由－531 m水平延深至－893 m水平，共延深362 m;井筒直徑5．5 m，井壁采用350 mm厚的砼支護。副井延深后，自地表至－893 m全部采用鋼罐道，以提高其提升系統(tǒng)的運行速度和提升能力。

2．3．3 深部溜破系統(tǒng)

銅綠山礦三期工程深部溜破系統(tǒng)主要包括:－785 m水平掘砌坑內破碎硐室以及原礦倉和2個成品礦倉，安裝1臺900 mm×1200 mm低矮式顎式破碎機，采用重板給礦機給礦;－812 m水平掘砌皮帶道，安裝尼龍帆布輸送帶，將破碎的礦石運至盲主井計量漏斗。

2．3．4 深部排水及供電

三期工程設計深部坑道排水采取接力排水的方式，即在－725 m中段新設水泵房，安裝4臺1580－65－160A水泵，將坑內水抽排到－365 m中段，再由二期工程建成的水泵房接力排出地表。

在－725 m中段掘砌中央變電所，安裝4臺干式變壓器，負責對－545 m中段及其以下各中段的生產供電。

2．4 XI1礦體開采工程設計

實施危機礦山接替資源勘查過程中，在銅綠山礦區(qū)邊深部發(fā)現(xiàn)Ⅺ1號礦體，探獲其332+333銅金屬資源量151428．12 t，平均品位1．49%。其中332資源量67426．73 t，平均品位1．35%，占該礦體總資源量的44．53%;333 資源量 84001．39 t，平均品位1．63%。Ⅺ1號礦體開發(fā)前景可觀。

大冶有色公司于2009年9月啟動了銅綠山礦XI1礦體開采工程的研究、設計工作，并將該工程列入公司投資計劃;同時，向中國恩菲工程技術有限公司提交了銅綠山礦邊深部開采工程設計委托書。中國恩菲工程技術有限公司從2010年3月份開始，對銅綠山礦邊深部開采工程進行可行性研究和開采方案設計。

3 三期工程建設

3．1 井筒掘砌

(1)盲主井系統(tǒng)掘砌。首先在－365 m掘進盲主井提升機硐室，開工時間為2005年12月底，2009年9月，盲主井提升機硐室工程結束。然后開始掘砌施工－365～－862 m盲主井井筒。2009年12月28日，盲主井提升機硐室掘砌最終完工，至此，盲主井系統(tǒng)的掘砌任務已全部完成。

(2)副井延深系統(tǒng)掘砌。自－531 m向下延深362 m的副井井筒，于2008年1月8日開工，2009年1月9日完工。

(3)深部溜破系統(tǒng)掘砌。深部溜破系統(tǒng)的掘砌工程于2005年12月動工，2009年7月完成了－785 m破碎硐室、原礦倉和2個成品礦倉以及－812 m皮帶道掘砌;2010年1月完成了－605 m以上礦石溜井、廢石溜井以及－605 m礦石卸載、倒運系統(tǒng)的掘砌工程。

3．2 井筒安裝

2009年5月，開始安裝副井井筒裝備，副井井筒裝備包括罐道、罐籠、配重塊、信號等的安裝。其中罐道安裝還包括將井口至－531 m原木罐道改裝為鋼罐道。于2010年5月12日試車成功，正式投入運行，改裝后大大提高了罐籠運行速度(設計提升人員5 m/s、提升物料7 m/s)。

盲主井井筒裝備安裝于2009年8月開始，2009年10月安裝完了－365 m中段以下的井筒裝備;盲主井提升機設備的安裝始于2010年1月，2010年4月23日基本結束，盲主井系統(tǒng)的安裝工程2010年6月全面完成并投入使用。

溜破系統(tǒng)的設備安裝從2009年10月開始，2010年3月底完成了該系統(tǒng)各種設備的安裝和調試工作，2010年6月22日經竣工驗收交付使用。

3．3 －425 m中段開拓工程

－425 m中段開拓工程于2005年12月動工，到2009年12月完成了－425 m中段Ⅲ號礦體分段平巷及采場聯(lián)絡道的開拓和采準。2010年7月，－425 m中段Ⅲ號礦體投產出礦。

－425 m中段Ⅳ號礦體，截止2010年10月，1，4分段采準分段平巷及采場聯(lián)絡道已基本完成(Ⅳ3礦體一分段采準工程因設計發(fā)生變更除外)，2，3分段除部分通往采場聯(lián)絡道和極少部分的分段平巷工程尚未完工(工程量6000 m3左右)，大部分采準工作已施工完畢。

3．4 完成工程量情況

銅綠山礦三期工程自2005年12月動工基建，截止2010年10月累計完成工程量為:掘進量23491 m，280813 m3;支護量20559 m3。

4 三期工程建設效果

(1)產量銜接方面。銅綠山礦2010年礦山銅任務為10000 t，其中坑采擔負7800 t礦山銅任務。投入開采的－425 m中段Ⅲ號礦體，以800～1000 t/d的出礦能力彌補－305 m和－365 m中段部分采場能力的消失，由此可見隨著三期工程逐步建設和發(fā)展，在今后生產和任務中，三期工程將越來越發(fā)揮其重要作用。

(2)資源量方面。從－365 m和－425 m 2個中段的探礦工程來看，三期工程資源量效果比預計的要好，從－425 mⅢ號礦體比原勘探結果變得厚大，礦石品位也有增高，使－425 mⅢ號礦體新增采場3個，可采面積增加1200 m2。同樣在位于－425 m中段最北端Ⅳ3礦體，通過中段開拓施工和水平鉆探礦，礦體面積由原來2370 m2增至8000 m2。

5 結束語

銅綠山礦的資源是非常有限的，深部開采條件越來越差(如地壓越來越大、地溫升高)，地質品位起來越低，因此礦山應盡早尋求新的礦產資源。同時隨著開采深度的增加，應開展相應的科研工作，如地壓問題、井下溫度的問題、通風問題、井下支護問題等方面的研究試驗，以便為安全生產創(chuàng)造條件。

［1］ 中國有色工程設計研究總院．大冶有色金屬公司銅綠山礦銅鐵礦三期工程方案設計［R］．北京:中國有色工程設計研究總院，2004．

［2］ 采礦工程設計專家組．當代世界采礦工程設計施工創(chuàng)新技術與裝備［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2007．

［3］ 《采礦設計手冊》編委會．采礦設計手冊(井巷工程卷)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987．

［4］ 北京有色冶金設計研究總院．大冶有色金屬公司銅綠山礦二期工程修改初步設計［R］．北京:北京有色冶金設計研究總院，1992．

［5］ 于金吾，李 安．現(xiàn)代礦山采礦新工藝、新技術、新設備與強制性標準規(guī)范全書［M］．北京:當代中國音像出版社，2003．

［6］ 王惠英，羅典平．振動出礦技術應用［M］．長沙:湖南科學技術出版社，1996．

2010－11－25)

吳 偉(1964－)，男，湖南衡陽人，工程師，主要從事采礦工程技術研究工作，Email:1290246192@qq．com。