銅坑礦2#豎井排水排泥系統(tǒng)優(yōu)化升級改造

韋敏康，梁耀東，李建輝，張開盛

（1．廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 南丹547207；2．柳州華錫有色設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，廣西 柳州545000）

銅坑礦為國內(nèi)大型有色金屬地下礦山之一，是實現(xiàn)井下采掘大型無軌化與有軌電機車運輸相結(jié)合的礦山。2#豎井為箕斗、罐籠混合井，肩負(fù)著車河供礦生產(chǎn)線的礦石提升及井下人員、材料的上下。由于在礦石提升過程中，礦漿跑坊及粉礦散落、430水平礦倉沖水流入等原因，2#豎井在長年運行過程中，井底出現(xiàn)礦漿堆積、結(jié)坊等問題，影響了2#豎井銜接中段的生產(chǎn)作業(yè)，并對箕斗提升的尾繩造成破壞，使豎井在提升過程中存在較大的安全隱患［1］?；诖耍镜V在前期清理工作的基礎(chǔ)上專門立項，重點對已有的清理工程進(jìn)行改造［2－4］，徹底解決礦漿清理難、易跑坊、工人勞動強度高、清理成本高等問題。

1 2#豎井排水排泥現(xiàn)狀

現(xiàn)階段2#豎井礦漿清理方式主要以人工鏟裝和搬運為主，清理工程主要包括392水平、355水平和井底335水平，三處年清理費用高，并且由于455水平以下采場不斷貫通上部火區(qū)采場，礦石中火燒灰含量逐年增多，造成人工清漿難度加大。加上近年來人工費用不斷上漲，清漿費用也隨之增加，直接造成礦山生產(chǎn)運營成本增加。目前各水平存在的問題主要包括以下幾點：

392水平：近年來皮帶漏出的礦漿逐漸增多，將礦漿鏟上皮帶時需先采用高風(fēng)壓沖走泥漿后再鏟礦砂，導(dǎo)致流入335水平污水量增加；392～355水平的排水孔經(jīng)常堵塞，清孔難度大，導(dǎo)致392水平積水沉砂增加；430水平礦倉沖水較多。

355水平：裝巖機老化，故障多，維修時間長，且設(shè)備維修與清漿工作銜接差，耽誤了清漿進(jìn)度；2#豎井馬頭門泥漿深，人員通行困難。

井底335水平：335水平抽上來的水中含大量泥沙，使井底至沉淀倉段的水溝不通暢，路面到處有水，導(dǎo)致路面沉淀泥沙較多，還需進(jìn)行二次清理。

目前的清漿方案存在如下問題：1）工人勞動強度大；2）清漿設(shè)備易損壞及備品備件耗量大，維修頻繁；3）清漿工作與設(shè)備維修銜接差；4）裝巖機容量小、易跑坊，電機車容易掉道；5）礦漿轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)多，清漿隊伍多，導(dǎo)致管理混亂。

2 改造方案選擇

根據(jù)需要進(jìn)行裝漿出坊的現(xiàn)場來看，355水平跑坊塊度為30～70mm，335水平跑坊塊度為10～70mm，目前適合的裝漿出坊機械有裝巖機、耙碴機、鏟運機等。為了有效利用銅坑礦的資源設(shè)備，主要考慮采用鏟運機排泥出坊、電耙耙坊、耙碴機出坊等出坊方案。

通過對現(xiàn)有清漿方案和現(xiàn)有工程的分析，依照項目改造的目的與原則，提出了以下三種可行的改造方案：1）改造提升排泥斜井方案；2）新掘小鏟車排泥斜道方案；3）新掘短豎井貫通2#豎井井底，同時施工沉淀及排水排泥運輸巷道方案。綜合考慮安全作業(yè)、人工勞動強度、人員定額、基建量、施工工期、清理工作機械化作業(yè)程度、運營成本等因素，最終選用方案三。

表1 三種方案對比Table 1 Comparison of three programs

根據(jù)設(shè)計指導(dǎo)思想，選取的施工方案應(yīng)該符合以下條件：1）作業(yè)相對安全，工人勞動強度低，人員定額少；2）基建量少，施工工期短；3）清理機械化程度高，效率高；4）作業(yè)中段集中，管理環(huán)節(jié)少，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，運營成本低。通過方案對比，方案三較為合理，因此改造方案優(yōu)先考慮方案三。

4 改造工程具體實施

根據(jù)方案三的基本思路，即將2#豎井井筒隔板延伸到341平臺，拆除355水平馬頭門處斜板，將392水平皮帶道的跑坊和泥漿以及355水平馬頭門處泥漿攔截到305水平，經(jīng)沉淀后利用鏟運機將泥餅倒入2m3礦車內(nèi)，通過東副井提升到地面。在305水平布置清漿聯(lián)道與坡度為10%的礦砂聯(lián)道，從礦砂聯(lián)道北端向上施工天井貫通2#豎井井底335水平，于礦砂聯(lián)道兩側(cè)布置兩“V”形沉淀池。沉淀池底板標(biāo)高低于礦砂聯(lián)道約1．5m，利用沉淀池與礦砂聯(lián)道的高差，泥漿自發(fā)流進(jìn)兩側(cè)沉淀池，經(jīng)初次沉淀后的廢水排往305水平水倉進(jìn)行再次沉淀，最后進(jìn)入水循環(huán)利用系統(tǒng)供305水平以下中段循環(huán)使用；礦砂用小鏟車鏟進(jìn)2m3礦車，最后通過電機車運至主溜井。

項目整改后，305水平集中處理392水平皮帶道、355水平馬頭門、井底335水平等三處的礦砂、泥漿及污水。設(shè)計每隔1個月清理一次沉淀池，兩個沉淀池交替使用。根據(jù)近年來2#豎井每天處理泥漿16．1m3，含泥量30%計算，沉淀池有效容積V為150m3。根據(jù)沉淀池有效容積及小鏟車工作尺寸，設(shè)計沉淀池規(guī)格為3．5m×2．8m，長度為30 m，有效沉積厚度為2m。

根據(jù)上述參數(shù)對沉淀池寬度B及長度L進(jìn)行驗算［5］：

其中涌水量Qmax＝50m3／h，平均水平流速v＝100mm／s，流動層深度h＝1m，系數(shù)a＝1．5，顆粒在靜水中沉降速度v0＝9．6mm／s，v0的垂直分速度w＝0．05v0＝0．48mm／s。經(jīng)計算后沉淀池寬度B＝0．04m＜3．5m，長度L＝16．4m＜30m。因此經(jīng)驗算，設(shè)計的沉淀池能達(dá)到沉淀要求。

改造工程具體實施，如圖1、2所示：

1）從305水平210#線水倉附近布置一條運輸聯(lián)道貫通深部鋅銅礦臨時儲水池，再向北施工礦砂聯(lián)道，從礦砂聯(lián)道北端向上施工排水排泥天井貫通335水平。

2）在礦砂聯(lián)道南端布置倒車硐室以及裝車硐室。

3）在礦砂聯(lián)道兩側(cè)布置兩個沉淀池，將泥漿進(jìn)行沉淀。

4）為減少泥漿對尾繩的破壞以及確定泥漿順利進(jìn)入排水排泥天井，使2#豎井井筒內(nèi)的隔板延伸至341平臺，并拆除355馬頭門處斜板。

圖1 305水平平面工程布置圖Fig．1 Engineering layout on 305mlevel

5 結(jié)論

研究開發(fā)了一套適用于礦山豎井排水排泥系統(tǒng)清理作業(yè)清潔生產(chǎn)工藝，研究成果為我國類似金屬礦山豎井排水排泥提供了一種積極的技術(shù)參考。通過項目工程技術(shù)改造，改造后的項目具有以下技術(shù)特點：1）作業(yè)相對安全，工人勞動強度低，人員定額少；2）清理機械化程度高，效率高；3）作業(yè)中段集中，管理環(huán)節(jié)少，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，運營成本低。改造后礦山每年節(jié)約清漿費用40多萬。同時該系統(tǒng)具有很好的社會效益，不僅符合我們國家節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展的政策，同時能在當(dāng)?shù)仄鸬胶芎玫膸ь^作用，對于創(chuàng)造一個良好的生態(tài)環(huán)境和維護有色礦山可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

圖2 B－B縱剖面工程布置圖Fig．2 Engineering layout of B－B section

［1］ 曾倫生，鄧宇靜 ．銅坑礦排水排泥系統(tǒng)改造［J］．湖南有色金屬，2008，24（1）：5－8．

［2］ 李登伶，庹春燕 ．井下排水排泥系統(tǒng)研究與設(shè)計［J］．中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，31（1）：75－77．

［3］ 徐海良，彭燦輝，趙海鳴 ．汝城鎢礦井下排水排泥系統(tǒng)設(shè)計［J］．礦冶工程，2000（3）：81－82．

［4］ 張 敬 ．謙比希銅礦排泥系統(tǒng)研究［J］．有色礦山，2003（1）：12－14．

［5］ 《新編礦山采礦設(shè)計手冊》編委會 ．新編礦山采礦設(shè)計手冊［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006．