林榮平,梁堯普,楊修治
(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,福建 廈門 361000)
我國是世界金礦開采大國,有著非常豐富的黃金儲量,為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力保障。我國的金礦分布比較分散,全國均有分布,其中以山東地區(qū)、甘肅地區(qū)、云貴川以及黑龍江流域儲量最為豐富[1]。云南地區(qū)自古以來就是我國金礦開采的重要區(qū)域,近年來隨著找礦、采礦技術(shù)的發(fā)展,我國在云南地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)多個(gè)金礦成礦帶以及大型金礦床,對國家經(jīng)濟(jì)以及當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)起到了良好的帶動作用[2]。
雖然我國金礦開采近年來進(jìn)步迅速,但對于深部金礦開采仍存在很多問題,這就需要我們更多的依靠科學(xué)的技術(shù)和開拓方案解決問題[1],開拓系統(tǒng)是礦山開采最重要的的基本系統(tǒng),這關(guān)乎礦山開采中經(jīng)濟(jì)、效率以及安全問題,與礦山平面布置以及通風(fēng)、排水等其他工程密切相關(guān)。開拓系統(tǒng)的確定應(yīng)當(dāng)需要考慮地質(zhì)構(gòu)造背景、資源分布以及國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此,開拓系統(tǒng)方案的優(yōu)化和確定對礦山發(fā)展至關(guān)重要[3-5]。
研究區(qū)金河金礦位于云南省元陽縣,礦床位于哀牢山成礦帶,礦體屬于極薄石英脈型金礦。金河金礦床礦區(qū)內(nèi)主要礦脈由東至西分別為V52、V51、V55、V50號礦脈,均呈北西—南東走向,傾向南西。其中V55號礦脈礦體傾角較緩,平均傾角15°,平均厚度0.27m;V52、V51、V50號礦脈傾角在35°~55°之間,厚度在0.35m~0.44m之間。礦山經(jīng)歷了多年的早階段民采開發(fā)和后階段整合開發(fā),新、老生產(chǎn)系統(tǒng)和開采工藝存在一些銜接不足和需要改進(jìn)的地方,現(xiàn)擬對V51、V50號脈進(jìn)行深部開發(fā),開拓系統(tǒng)的優(yōu)化改造已成為生產(chǎn)開發(fā)迫切要求。
目前,金河金礦采用平硐+盲斜井開采方式,586米標(biāo)高及以上為采空區(qū),現(xiàn)在對以前老巷道(571、572)及民采硐進(jìn)行了整合,合并為一個(gè)572開采系統(tǒng),見圖1。原571平硐主要開采礦脈為V55號脈,在15線附近開采V51、V50號脈,現(xiàn)上部也基本被采空;礦、渣主要通過571平硐經(jīng)32線聯(lián)絡(luò)道至572平硐運(yùn)出硐口;新鮮風(fēng)由原571硐口進(jìn)入至平硐,沖刷工作面后經(jīng)上部采空區(qū)排出。原572平硐主要開采礦脈為V52號脈,開采標(biāo)高至330米,礦、渣主要通過主斜井箕斗提升至572平硐運(yùn)出硐口;新鮮風(fēng)由572硐口進(jìn)入經(jīng)斜井進(jìn)入各中段,沖刷工作面后再經(jīng)各中段間通風(fēng)井進(jìn)入480中段,再由480中段20線附近556聯(lián)絡(luò)道經(jīng)556硐口排出。
目前,對金河金礦V52、V55號礦脈主要采用普通全面法的采礦方法,V51、V50號礦脈平均傾角45°,厚度0.35m~0.44m之間,對于緩傾斜的薄脈狀礦體仍建議使用普通全面法為主要采礦方法。
礦塊沿走向布置,中段高度20m,采場長50m,采場寬度為礦體水平厚度和削壁層水平厚度之和。礦柱設(shè)計(jì)為頂柱4m,底柱高4m,每隔2個(gè)~3個(gè)礦房留一盤區(qū)間柱,盤區(qū)間柱寬3m。
在采準(zhǔn)切割工程中,首先掘進(jìn)脈內(nèi)階段運(yùn)輸平巷,開鑿切割平巷連通各礦石溜子的上口,逆礦體傾向掘進(jìn)切割上山貫通回風(fēng)平巷。
回采工作由切割上山的一側(cè)或兩側(cè)開始沿礦體走向全面推進(jìn),工作面可以布置成階梯狀,依次超前一定的距離,階梯數(shù)為2個(gè)~3個(gè)。采用YTP-28氣腿式型鑿巖機(jī)鑿巖,淺孔落礦。采幅垂向高度1.8m,分采時(shí)先采下盤圍巖,之后再采礦石;分采下的廢石直接棄在采空區(qū)??咨?m~3m,排距0.5m~1m。
采場新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸平巷經(jīng)進(jìn)入采礦工作面,污染風(fēng)流經(jīng)上山排至回風(fēng)巷,在爆破后或需加強(qiáng)通風(fēng)時(shí)采用局扇加強(qiáng)通風(fēng)。爆破通風(fēng)后,進(jìn)入采場先檢測空氣、有毒氣體含量后,用水清洗工作面及濕式降塵后進(jìn)行浮石處理,確認(rèn)安全后進(jìn)行出礦[6]。
圖1 572系統(tǒng)平面示意圖
現(xiàn)擬對V50、V51號礦脈571米標(biāo)高以下進(jìn)行開拓。V50號礦脈分布于19線~43線之間,呈脈狀、似板狀,走向北西~南東,傾向南西。V51號脈位于V50南西,平距約12m~60m,分布于4線~43線,呈脈狀、不規(guī)則板狀,走向北西~南東,在13線附近轉(zhuǎn)向近南北,傾向南西—南西西。礦體均屬中等緩傾斜礦體,擬采用30米垂高一個(gè)中段。
根據(jù)金河金礦礦體賦存條件以及結(jié)合現(xiàn)有開拓系統(tǒng),可供選擇的開拓方案有兩個(gè),如圖2所示。
方案一:從450中段15線附近施工穿脈工程。從450中段15線附近沿215°方位施工穿脈工程,施工至V50、V51號脈下盤后再向上施工盲豎井并拉開副中段。設(shè)計(jì)巷道斷面規(guī)格2.2m×2.3m,施工距離約960m,四個(gè)錯(cuò)車道120m,總計(jì)1080m,以每月完成80m計(jì)算,預(yù)計(jì)13.5個(gè)月完成,預(yù)計(jì)投資160萬元。施工全程采用獨(dú)頭掘進(jìn),采用壓入式和抽出式混合通風(fēng),施工工程中產(chǎn)生的廢渣需通過572平硐主斜井提升至572平硐運(yùn)出硐口。
方案二:從571平硐13線附近向下施工盲斜井至450米標(biāo)高,設(shè)計(jì)斷面規(guī)格2.5m×2.6m,施工距離約310m,四個(gè)中段各280m穿脈工程及40m水倉、40m繩道,共計(jì)工程量1800m,以每月完成80m計(jì)算,預(yù)計(jì)22個(gè)月完成,預(yù)計(jì)投資340萬元。施工全程采用獨(dú)頭掘進(jìn),采用壓入式和抽出式混合通風(fēng),施工工程中產(chǎn)生的廢渣通過571平硐經(jīng)32線聯(lián)絡(luò)道至572平硐運(yùn)出硐口。
從當(dāng)前國內(nèi)礦山的實(shí)際情況分析,上述2個(gè)開拓方案在技術(shù)和實(shí)用性方面都是成熟的、可行的,但2個(gè)方案相比較各有優(yōu)缺。
方案一優(yōu)點(diǎn):①建設(shè)時(shí)間短;②投資少,后期維護(hù)費(fèi)用低;③相對于571斜井工程該穿脈設(shè)計(jì)可以對V52與V50號脈中間區(qū)域進(jìn)行探礦。方案一缺點(diǎn):①工程與572系統(tǒng)各中段共用一個(gè)提升系統(tǒng),工程在450中段,巷道深,獨(dú)頭掘進(jìn),運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等都受影響;②穿脈工程施工完畢后,為了后期通風(fēng)循環(huán)還需施工通風(fēng)井與571平硐聯(lián)通。工程所在位置深與現(xiàn)571平硐有120m的垂直高差,施工通風(fēng)井難度較大。③工程到位后與上中段高差大,開拓副中段較多增加倒運(yùn)次數(shù),后期所有運(yùn)輸、排水等多得經(jīng)過穿脈與572平硐斜井,沒有第二安全出口。
方案二優(yōu)點(diǎn):①571中段13線斜井獨(dú)立開拓不受附近作業(yè)面影響,施工過程產(chǎn)生的廢渣可直接通過571平硐運(yùn)出;②斜井開口處有通風(fēng)井與上中段586貫通,污風(fēng)容易排出;③后期可與572平硐形成一個(gè)大系統(tǒng),具有良好的通風(fēng)循環(huán)及安全出口。方案二缺點(diǎn):①建設(shè)時(shí)間長;②投資較高且后期維護(hù)費(fèi)用高。
綜上所述,方案一與方案二相比,方案一具有工程建設(shè)時(shí)間短,投資少,維護(hù)費(fèi)用少的特點(diǎn)。但方案一通風(fēng)難度大,運(yùn)輸距離長,存在較大安全隱患,且對以后各副中段的開拓有較大影響;方案二雖建設(shè)時(shí)間長,投資較高,但通風(fēng)難度小,運(yùn)輸距離短,工程從上到下,掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水循環(huán)推進(jìn),容易安排調(diào)度。后期可與572斜井中段貫通形成一個(gè)大系統(tǒng),增加提升通道,同時(shí)增加一條深部掘進(jìn)安全通道。故從長遠(yuǎn)考慮,推薦金河金礦采用從571平硐施工盲斜井工程。
圖2 方案一與方案二設(shè)計(jì)示意圖
圖3 V51、V50號脈深部開采通風(fēng)示意圖
盲斜井位于V51、V55、V50號礦脈上盤571平硐13線附近,設(shè)計(jì)盲斜井長度310m,垂高120m,共設(shè)計(jì)4個(gè)中段(550中段、520中段、490中段、460中段)。斜井采用2.0m×1.6m×1.2m箕斗提升,提升設(shè)備為JTP1.6×1.2單繩纏繞式提升絞車,電機(jī)160kw,最大提升速度3.4m/s。以下各中段運(yùn)輸采用3t電機(jī)車牽引0.7m3翻轉(zhuǎn)式礦車,礦、渣先倒入至各中段石門段礦倉,再由礦倉溜入箕斗提升至571平硐,再經(jīng)32線聯(lián)絡(luò)道至572平硐運(yùn)出硐口。3通風(fēng)系統(tǒng)。
571平硐新鮮風(fēng)流由原571平硐硐口進(jìn)入,由7線37kw主扇風(fēng)機(jī)壓入至13線,通過斜井流入各以下各中段,各中段污風(fēng)通過中段間通風(fēng)井流至571平硐,再經(jīng)571平硐與586平硐23線通風(fēng)井流至上部采空區(qū),經(jīng)586平硐流出硐口,如圖3。上部需對13線至21線間采空區(qū)進(jìn)行封堵,以避免污風(fēng)回流。井下采切掘進(jìn)等獨(dú)頭工作面以及其它通風(fēng)不暢的作業(yè)地點(diǎn),采用局扇輔助加強(qiáng)通風(fēng)[7]。
(1)金河金礦對V51、V50號脈的深部開采采用從現(xiàn)571平硐施工盲斜井的開拓方式,雖建設(shè)時(shí)間長,投資較高,但從長遠(yuǎn)考慮具有通風(fēng)簡單、安全性高、且對現(xiàn)有生產(chǎn)影響較小的特點(diǎn)。且還可與原572平硐貫通形成一個(gè)大系統(tǒng),形成一個(gè)較好的通風(fēng)循環(huán)通道。
(2)新鮮風(fēng)流經(jīng)571硐口進(jìn)入,經(jīng)盲斜井流入以下各中段,沖刷工作面后通過各中段間通風(fēng)井進(jìn)入至586平硐排出硐口,形成一個(gè)較好的通風(fēng)回路,符合礦山長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃。