劉志勇，鐘紅濤，李昌元，蔡建華

（1.湖南有色產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410129；2.湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 懷化 419607）

湖南金水塘礦業(yè)有限責(zé)任公司井下主要有紅旗坑工區(qū)和垱頭沖工區(qū)兩個獨(dú)立的開采系統(tǒng)，垱頭沖工區(qū)探采深度已近400m，地質(zhì)探礦表明深部礦體下延趨勢明顯。

垱頭沖工區(qū)在2015年之前主平硐以下采用多級盲斜井接力提升，各分段盲斜井均無人員提升裝置，工區(qū)只有斜井系統(tǒng)一個安全出口，礦井開拓系統(tǒng)不符合《金屬非金屬地下安全規(guī)程》的規(guī)范要求，該公司因此成為應(yīng)急管理部門重點(diǎn)監(jiān)管對象，為消除礦井重大安全隱患和服務(wù)礦山長遠(yuǎn)發(fā)展，擬對垱頭沖工區(qū)的開拓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 礦山現(xiàn)狀與開拓系統(tǒng)問題

1.1 礦山開采技術(shù)條件

金水塘礦區(qū)為熱液充填型鉛鋅礦床，所有礦體均賦存于硅化破碎帶中，礦體呈脈狀，次為透鏡狀（桶狀），平均厚度約為1.2m。礦區(qū)共有硅化破碎帶20組、103條，硅化破碎帶主要呈NE、NNE向，次為NW 向展布，傾向南東或北西，傾角55°～85°不等，一般70°左右，硅化破碎帶受成礦期斷裂控制，而礦體則受硅化破碎帶控制，其形態(tài)、產(chǎn)狀三者基本一致。

垱頭沖工區(qū)井下礦體和頂?shù)装鍑鷰r比較穩(wěn)固，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，工程地質(zhì)條件中等。

1.2 礦山開拓系統(tǒng)現(xiàn)狀

垱頭沖工區(qū)采用平硐＋下盤盲斜井聯(lián)合開拓，360m主平硐以上為平硐開拓，360m以下為4級盲斜井接力開拓，具體見表1。礦山中段高40m，采礦方法為淺孔留礦法。

表1 垱頭沖工區(qū)盲斜井參數(shù)

垱頭沖工區(qū)在開拓系統(tǒng)優(yōu)化改造之前，7中段以上僅有零星殘礦回采，8～10中段為主要開（備）采中段，11中段以下為開拓、探礦中段。

1.3 礦山開拓系統(tǒng)存在的問題

垱頭沖工區(qū)2015年之前深部礦（廢）石須經(jīng)四級提升與四次平巷中轉(zhuǎn)才可卸入地表礦（廢）石倉，礦井運(yùn)輸線占用人員多、提升能力小、運(yùn)輸成本高、系統(tǒng)安全可靠性差［1］。主平硐以下的礦（廢）石提升、行人、進(jìn)風(fēng)及其他輔系統(tǒng)全靠該斜井系統(tǒng)，井下各分段盲斜井均無人員提升裝置，井下員工步行進(jìn)出垂深400m的礦井，體能消耗大、全員勞動效率低。

垱頭沖工區(qū)的礦井開拓系統(tǒng)已成為制約礦山發(fā)展的瓶頸，該公司為開發(fā)利用深部資源、提高礦山全員勞動生產(chǎn)率和消除礦井重大安全隱患，擬在垱頭沖工區(qū)新建設(shè)一條從地表直達(dá)深部的井筒，用于人員進(jìn)出井的提升與下放、井下礦（廢）石提升、設(shè)備與材料下放、礦井進(jìn)風(fēng)、礦區(qū)第二個安全出口和其他輔助系統(tǒng)的接入。

2 開拓系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

2.1 方案初選

為改變開拓系統(tǒng)現(xiàn)狀、消除礦井系統(tǒng)安全隱患，垱頭沖工區(qū)擬新建一條從地面直達(dá)十一中段的井筒，新建井筒做為礦井提升、人行、進(jìn)風(fēng)井和第一安全出口，原開拓系統(tǒng)的接力斜井用于上部殘礦的輔助提升及礦井第二安全出口，同時以新開拓井筒為基礎(chǔ)優(yōu)化礦井其他各輔助系統(tǒng)。

依據(jù)垱頭沖工區(qū)開采現(xiàn)狀、資源稟賦與開采技術(shù)條件，對開拓系統(tǒng)優(yōu)化改造，并提出了明斜井與明豎井兩個可比方案［2－4］。

2.2 方案比較

2.2.1 明斜井方案

明斜井布置在垱頭沖工業(yè)廣場西側(cè)、360平硐南側(cè)，斜井井口高程380m、井底高程－35m，在十一中段通過溜井與5＃斜井對接，斷面為1／3三心拱、規(guī)格為2.8m×2.6m、坡度30°，內(nèi)設(shè)猴車乘人裝置、踏步、管纜線。

明斜井采用單鉤、單箕提升，一般巖渣道床，用于人員、設(shè)備、材料及礦巖提升，為混合井，設(shè)計提升能力15萬t／a。

2.2.2 明豎井方案

明豎井布置在垱頭沖工區(qū)工業(yè)廣場西側(cè)、360平硐南側(cè)附近，豎井井口高程358.8m、井底－190m，井筒凈直徑4.5m，內(nèi)設(shè)管線與人行梯子。

明豎井采用落地式單繩纏繞雙層、雙罐籠提升，用于人員、設(shè)備、材料及礦巖提升，為混合井，設(shè)計提升能力38萬t／a。

2.2.3 明斜井、明豎井方案比選

1.按建井原則比較。對于山坡型礦山采用平硐開拓較為適宜，對于緩傾斜礦體、小型或淺井礦山采用斜井開拓較為適宜，對于急傾斜礦體、大型或深井礦山采用豎井開拓較為適宜，垱頭沖工區(qū)產(chǎn)能低于15萬t／a、垂深在400m左右，屬于小型、淺井礦山，分析認(rèn)為采用明斜井方案較為適宜。

2.按礦山實(shí)際比較。（1）明斜井方案：新開拓系統(tǒng)建設(shè)無需外聘專業(yè)施工隊伍，系統(tǒng)建設(shè)施工簡單、投資省，新明斜井建成后能快速與新老系統(tǒng)連接，建成后運(yùn)營費(fèi)用低、利于通風(fēng)行人，解決礦山探礦、生產(chǎn)、生存的矛盾，實(shí)現(xiàn)礦山持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展；（2）明豎井方案：礦井開拓系統(tǒng)按此方案建設(shè)后具有集中管理、兼顧長遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，不足之處明豎井建設(shè)需外聘專業(yè)施工隊伍、建設(shè)工期長、投資大，建設(shè)期間不能快速解決礦山深部資源開拓、探采問題，不能解決當(dāng)前礦山兩個安全出口問題，因此該方案不予采用，具體見表2。

表2 兩推薦方案比較表

3.方案比選結(jié)論。經(jīng)建井原則與礦山實(shí)際兩方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，推薦垱頭沖工區(qū)采用明斜井方案優(yōu)化礦井開拓系統(tǒng)。

為連接現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵中段，新明斜井建設(shè)時在八、十一中段設(shè)有中段車場，用于材料設(shè)備中轉(zhuǎn)，人員通行，也用于通風(fēng)、排水等其他輔助系統(tǒng)的管線安裝的通道，具體如圖1所示。

圖1 垱頭沖工區(qū)開拓系統(tǒng)縱投影圖

2.3 新明斜井建設(shè)與系統(tǒng)優(yōu)化

設(shè)計方案確定后，新明斜井及配套的系統(tǒng)工程自2016開工建設(shè)，2017年建成并投入使用，新明斜井開拓系統(tǒng)建成后，礦井開拓系統(tǒng)做了如下優(yōu)化：

提升運(yùn)輸：新明斜井投產(chǎn)后，深部礦（巖）經(jīng)兩級提升、一次中轉(zhuǎn)即進(jìn)入地表礦倉，地表材料、設(shè)備等通過新建明斜井從地面直接下放到深部作業(yè)區(qū)域。

人員進(jìn)出：新明斜井中設(shè)計安裝了一套猴車乘人裝置，人員可通過新建明斜井進(jìn)入深部作業(yè)區(qū)域，新建明斜井作為礦井的進(jìn)風(fēng)井和第一安全出口，礦區(qū)原多級盲斜井作為輔助井和第二安全出口。

其他輔助系統(tǒng)：新明斜井建成后成為礦井新的主要進(jìn)風(fēng)井，同時礦井其他輔助系統(tǒng)的管線均改至該明斜井，通過該明斜井直接下延到深部作業(yè)區(qū)域。

3 結(jié) 論

礦井新明斜井建成及系統(tǒng)優(yōu)化后，礦井開拓系統(tǒng)得以完善，產(chǎn)生如下效果：

1.垱頭沖工區(qū)用于提升運(yùn)輸?shù)娜藛T減少了80%以上，提升系統(tǒng)的效率、可靠性、安全性躍上新臺階。

2.消除了員工步行出入井的頑疾，提高了垱頭沖工區(qū)全員勞動生產(chǎn)率，礦山符合《金屬非金屬地下安全規(guī)程》建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.垱頭沖工區(qū)深部探礦保障能力與安全管理水平得到提高，湖南金水塘礦業(yè)有限責(zé)任公司采選能力得到提升。