劉建龍 劉國斌 李秀貴

(中國鋁業(yè)貴州分公司礦業(yè)公司)

礦山企業(yè)依據(jù)初步設(shè)計和安全設(shè)施設(shè)計完成基建工程后，組織相關(guān)專家驗收，驗收通過后，礦山企業(yè)由基建期轉(zhuǎn)入生產(chǎn)期。在生產(chǎn)期礦山遵照初步設(shè)計和安全設(shè)施設(shè)計內(nèi)容完成各接替中段延伸設(shè)計、主要溜礦系統(tǒng)設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容，但因基建工程缺陷、礦體賦存形態(tài)發(fā)生變化和初步設(shè)計不合理等，如繼續(xù)按原初步設(shè)計方案施工會導(dǎo)致礦山不能穩(wěn)定均衡生產(chǎn)、經(jīng)濟盈利能力下降和安全風(fēng)險升高，因此，有必要對初步設(shè)計中開拓方案進行優(yōu)化。

1 麥壩礦區(qū)簡介

麥壩礦區(qū)位于貴州省清鎮(zhèn)市北西方向，平距約19 km。礦區(qū)南北長5 km，東西寬1.6 km，面積為8 km2。地理坐標為東經(jīng)106°22′33″～106°23′45″，北緯26°28′45″～26°36′15″，含龍灘壩和龍頭山2個礦段[1]。礦區(qū)采礦證證載規(guī)模為30萬t/a，其中龍灘壩礦段20萬t/a，龍頭山礦段10萬t/a。

麥壩礦區(qū)于2013年8月完成安全設(shè)施設(shè)計驗收并進入生產(chǎn)期，目前龍灘壩礦段正在進行1 330 m中段礦石的開采和1 270 m中段開拓工程掘進作業(yè)。龍灘壩礦段中段設(shè)置分別為1 390，1 360，1 330，1 300，1 270，1 240 m 5個中段，其中1 300和1 330 m中段靠近礦體底板的一條運輸平巷為基建中段，中段開采順序為1 300，1 330，1360，1 270，1 240 m[2]。麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段開拓系統(tǒng)見圖1。

2 生產(chǎn)期初步設(shè)計存在的問題

2.1 1 360 m中段延伸

麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段采用箕斗斜井+輔助斜井開拓方式，箕斗斜井承擔礦石運輸和進風(fēng)，輔助斜井承擔廢石及材料運輸、人員出入和進風(fēng)，各中段平巷與輔助斜井通過裝載硐室連接?；ㄆ谟捎诟鞣矫嬖蛭词┕ぱb載硐室，如按初步設(shè)計方案通過裝載硐室連接輔助斜井與1 360 m中段平巷，不利于礦山正常生產(chǎn)作業(yè)。

2.2 1 360 m中段回風(fēng)連接方式

初步設(shè)計方案中龍灘壩礦段1 360 m中段西翼運輸平巷直接與總回風(fēng)斜井聯(lián)通，隨著勘探程度的不斷提高，發(fā)現(xiàn)1 330～1 360 m中段礦體走向長度縮短，如按初步設(shè)計方案，1 360 m中段西翼運輸平巷要與總回風(fēng)斜井直接聯(lián)通，必須穿過地表凹陷區(qū)，此凹陷區(qū)三面環(huán)山，匯水面積積水，凹陷區(qū)最低標高為1 423.1 m，受貴州喀斯特地質(zhì)影響，在掘進過程中可能與凹陷區(qū)聯(lián)通，巷道難以通過，可能會導(dǎo)致安全事故[3]。

2.3 1 300 m中段以下溜礦系統(tǒng)設(shè)置

初步設(shè)計中1 300 m中段以下礦石通過1 240～1 210 m礦石溜井，經(jīng)箕斗斜井提升到地表。其中，1 270 m中段開采礦石先通過中段運輸平巷到1 270～1 240 m礦石溜井，溜井下放礦石到1 240 m中段接礦平巷，再通過接礦平巷運輸并下放礦石到1 240～1 210 m礦石溜井，最后由箕斗提升到地表；1240m中段開采礦石直接通過運輸平巷并下放礦石到1 240～1 210 m礦石溜井，最后通過箕斗提升到地表。如按初步設(shè)計方案，要開采1 270 m中段的礦石，必須完成全部1 270 m中段和部分1 240 m中段井巷工程和安裝工程，導(dǎo)致當期開拓費用高，工期長，生產(chǎn)成本攤銷大，影響礦山穩(wěn)定均衡生產(chǎn)。

圖1 麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段開拓系統(tǒng)示意

針對上述問題進行總結(jié)分析，得出基建工程缺陷、礦體賦存形態(tài)發(fā)生變化和初步設(shè)計不合理導(dǎo)致礦山在生產(chǎn)期不宜完全按照初步設(shè)計施工，必須進行優(yōu)化整改。

3 開拓方案優(yōu)化

主要開拓巷道的位置確定是礦山設(shè)計與生產(chǎn)中一個重要而復(fù)雜的技術(shù)問題，它涉及到投資、建設(shè)期限、生產(chǎn)費用、安全生產(chǎn)條件及管理等各個方面，礦山企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況提出各種經(jīng)濟上、安全上可行的方案進行比較篩選[4-5]。本次以不影響礦山當前持續(xù)生產(chǎn)、中段建設(shè)投資費用少、生產(chǎn)效率高和安全風(fēng)險低的原則進行開拓方案優(yōu)化。優(yōu)化后的麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段開拓系統(tǒng)見圖2。

3.1 1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式

針對通過裝載硐室連接輔助斜井與1 360 m中段平巷主要是影響輔助斜井功能正常發(fā)揮，提出在基建1 330 m中段掘進盲斜井到1 360 m標高，再施工1 360 m中段平巷的優(yōu)化方案，采用2DPJ-30型耙礦絞車配0.3 m3耙斗用于耙渣，盲斜井施工完成以后，在盲斜井上部安裝JTP-1.0×0.8 m型提升絞車用于提升及下放掘進過程中需要的材料和產(chǎn)生的廢石，1 360 m中段平巷掘進施工采用ZWY-71T型輪式扒渣機和YFC0.7(6)型礦車出渣，在掘進過程中遇到的不穩(wěn)固地段采用HPH6型噴射機進行噴漿支護。按此施工，礦山可以持續(xù)正常生產(chǎn)作業(yè)，且縮短中段石門長度，但中段通風(fēng)阻力大，后期需考慮礦井調(diào)風(fēng)、配風(fēng)措施。

3.2 1 360 m中段回風(fēng)連接方式

針對原設(shè)計方案井巷工程量大和安全風(fēng)險高，提出1 360 m中段西翼回風(fēng)平巷通過回風(fēng)盲斜井間接與總回風(fēng)斜井連接的優(yōu)化方案，具體連接是1 360 m中段西翼平巷先與1 330 m中段西翼巷道通過斜井方式聯(lián)通，再通過基建1 330 m中段西翼巷道與總回風(fēng)斜井間接聯(lián)通。先采用ZWY-71T型輪式扒渣機和YFC0.7(6)型礦車施工1 360 m中段運輸平巷，施工到礦體走向尖滅位置后停止施工，再在1 330 m 中段施工回風(fēng)盲斜井，采用2DPJ-30型耙礦絞車配0.3 m3耙斗耙渣，最后1 360 m中段西翼回風(fēng)平巷與回風(fēng)盲斜井貫通，在掘進過程中遇到的不穩(wěn)固地段采用HPH6型噴射機進行噴漿支護。這樣施工的優(yōu)點是中段井巷工程量小，工期短，掘進安全風(fēng)險低；缺點是中段通風(fēng)阻力大，后期礦井需考慮調(diào)風(fēng)、配風(fēng)措施。

圖2 優(yōu)化后麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段開拓系統(tǒng)示意

3.3 1 300 m中段以下溜礦系統(tǒng)

針對原設(shè)計方案缺陷，提出增加一組1 270～1 240 m 礦石溜井，省去1 240 m接礦平巷工程的優(yōu)化方案，先采用YSP45型上向型鑿巖機施工φ3.6 m豎井，再用鋼筋混凝土支護，混凝土強度等級為C25，支護厚度為300 mm，螺紋鋼鋼筋直徑為16 mm，間排距為200 mm，內(nèi)襯采用20 mm厚錳鋼板，錳鋼板采用焊釘連接固定，間排距為250 mm,焊釘規(guī)格為φ20 mm×300 mm。此方案優(yōu)點是中段井巷工程量小，當期開拓費用低，工期短，生產(chǎn)運輸環(huán)節(jié)少，生產(chǎn)效率高，利于礦山穩(wěn)定均衡生產(chǎn)。

4 應(yīng)用效果

目前麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段正在進行1 330 m中段西翼礦石回采和1 270 m中段開拓工程施工。上述優(yōu)化工程中1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式和1 360 m中段回風(fēng)連接方式已經(jīng)實施完成，1 300 m 中段以下溜礦系統(tǒng)優(yōu)化工程正在施工中。

優(yōu)化1 360 m中段平巷與輔助斜井連接方式,節(jié)省1 360 m中段石門工程量209.3 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，節(jié)省工程費用59.7萬元(井巷工程費用按440元/m3計算，且不考慮巷道掘進過程中支護費用，下同)。優(yōu)化1 360 m 中段回風(fēng)連接方式,節(jié)省1 360 m中段西翼回風(fēng)平巷工程量581.6 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48m2計算，節(jié)省工程費用165.8萬元。優(yōu)化1 300 m中段以下溜礦系統(tǒng),節(jié)省1 240 m接礦平巷工程量134.5 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，節(jié)省工程費用38.3萬元；同時減少1 270 m中段礦石開采當期投入工程量 649.5 m，按照龍灘壩礦段中段運輸平巷斷面6.48 m2計算，減少當期工程投資費用185.2萬元。

麥壩礦區(qū)于2013年8月完成全部基建工程并投產(chǎn)，通過開展生產(chǎn)期開拓方案優(yōu)化工作，確保了礦山生產(chǎn)礦量的正常接替。麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段產(chǎn)量出現(xiàn)穩(wěn)中逐步升高的趨勢，發(fā)揮了技術(shù)支撐生產(chǎn)的作用，2013—2017年麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段采礦量見表1。

表1 2013—2017年麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段產(chǎn)量

注：2013年產(chǎn)量為8—12月份數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 論

通過對麥壩礦區(qū)龍灘壩礦段生產(chǎn)期開拓方案優(yōu)化，節(jié)省工程費用263.8萬元，減少當期工程投資費用185.2萬元，為2013—2017年產(chǎn)量提高提供了技術(shù)支撐，促進了生產(chǎn)。礦山進入生產(chǎn)期后，隨著勘探程度的不斷提高，對礦體賦存形態(tài)更加清楚，必須對原初步設(shè)計中不合理之處進行調(diào)整，礦山應(yīng)持續(xù)開展開拓方案優(yōu)化工作。在開展開拓方案優(yōu)化工作中，礦山企業(yè)需注意《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)金屬非金屬礦山建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計重大變更范圍的通知》(安監(jiān)總管一〔2016〕18號)，如屬于重大變更范圍，應(yīng)當重新編制安全設(shè)施重大變更設(shè)計，并報原批準部門同意，否則不得施工。

[1] 昆明有色冶金設(shè)計研究院.中鋁貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區(qū)坑內(nèi)開采工程初步設(shè)計[R].昆明：昆明有色冶金設(shè)計研究院，2007.

[2] 昆明有色冶金設(shè)計研究院.中國鋁業(yè)股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區(qū)坑內(nèi)開采工程(50萬t/a)安全設(shè)施設(shè)計(變更)[R].昆明：昆明有色冶金設(shè)計研究院，2013.

[3] 貴州晨輝達礦業(yè)工程設(shè)計有限公司.中國鋁業(yè)股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區(qū)龍灘壩及龍頭山礦段中段運輸系統(tǒng)安全設(shè)施設(shè)計(補充)[R].貴陽：貴州晨輝達礦業(yè)工程設(shè)計有限公司，2017.

[4] 《采礦手冊》編委會.采礦手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[5] 《采礦工程設(shè)計手冊》編委會.采礦工程設(shè)計手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.