常峪铁矿粉矿清理及延深60m的实践

常峪铁矿粉矿清理及延深60m的实践

0回风井山井井常峪矿区项目规模500万t/a。采用立井-斜坡道联合开拓。在井田北部设置了主井、副井和进风井,在井田南部布置了1条回风井和1条斜坡道。采用中深孔分段凿岩,铲运机分段出矿,嗣后充填的采矿方法,首采阶段为-400~-350m。从上到下设置了7个水平,分别是-300m回风、-350m接替出矿、-400m初期出矿、-425m运输、-485m破碎、-535m皮带道、-595m粉矿清理等,另外-375m为凿岩分段。总工程量58.3万m3,其中开拓48.1万m3,采切10.2万m3。副井井筒净直径6m,井底标高-557m,井深594.6m,可承担-535m皮带道水平以上各阶段提升;南回风井净直径7.5m,井底标高-305m,井深343m,承担回风任务;斜坡道初期由地表至-400m出矿水平,斜坡道全长2958.17m。1副井扩深方案的优化1.1主井长期装调目前我国铁矿的副井一般有3种设置方式。第一种是副井只承担运输水平以上提升,运输水平以下设置电梯井,安装电梯,承担运输水平以下溜破系统的全部提升,如海南铁矿、唐山田兴铁矿和大贾庄铁矿。该布置方式的优点是井筒浅、马头门少、施工工期短,可以尽早完成施工进行永久装备;缺点是运输水平以下溜破系统的提升任务全部由电梯井承担,在更换破碎设备和皮带运输设备时,由主井承担提升,运输不方便;溜破系统施工只依赖于主井,必须在完成溜破系统工程施工、安装完成电梯井后才能进行主井永久装备,主井永久提升系统形成时间较晚,会在一定程度上影响建设总工期。第二种方式副井延深到皮带道水平以下,承担皮带道水平以上提升,在运输水平以下设置电梯井,安装电梯,承担运输水平以下溜破系统的人员提升和粉矿提升,如唐山常峪铁矿、安徽泥河铁矿。该布置方式与第一种方式相比,优点是副井可以承担更换破碎设备和皮带运输设备,提升运输方便;副井永久装备后可以承担破碎水平和皮带道水平的施工期间和安装的提升工作,溜破系统施工不完全依赖于主井,主井永久装备开始时间只受粉矿清理治水平、电梯井的施工和安装制约,而不受破碎水平的施工制约,主井永久装备的开始时间比较灵活,在北方可以避开寒冷的冬季施工,对建设工期不会产生影响。缺点是副井井筒较深(一般增加90~120m)、增加2个单马头门、施工工期较长。这2种方式各有优缺点,但还有一个共同点,就是在运输水平以下必须设置为溜破系统服务的电梯井。目前我国矿山均采用反井钻机施工盲竖井,该工艺要求在电梯井施工前要完成粉矿清理水平施工;从主井系统来说,必须在完成粉矿清理水平施工、电梯井施工、电梯安装等工序后才能进行主井永久装备,即主井永久装备受制于电梯井和电梯安装。一是主井永久装不可能太早;二是井塔施工时会受季节和气候影响。同时在矿山施工实践中也发现,井下电梯井使用中维修工作量大,验收工作较麻烦。1.2副井扩深方案的优化1.2.1副井延深+取消粉矿清理电梯井方案针对前述2种副井深度存在的缺点,在常峪铁矿建设中提出将副井延深、取消粉矿清理电梯井的方案,具体为:副井延深60m、增加1个马头门,直接承担粉矿清理水平以上的全部提升,粉矿清理水平的安全通道为副井和人行回风天井。1.2.2利用副井提粉矿a.技术可行性分析电梯井的作用是提升主井粉矿和井下破碎硐室作业人员。副井岩石提升能力50万t/a,矿山投产后,采切中岩石量30万t,可不用副井提升,直接用汽车拉到上一个水平充填到采场中。采场矿房中的20万t岩石与矿石一起进入主井,用主井提升,故正式投产后副井基本不需要提升岩石。主井粉矿年产出量仅1.65万t,用副井提升主井粉矿和井下破碎硐室作业人员,副井提升能力足够。用副井提粉矿,取消电梯井,技术上可行。b.经济比较以初步设计概算数据为依据进行经济比较,见表1。从表1可以看出,延深副井取消电梯井后,可节省基建投资409万元。c.施工组织比较延深副井取消电梯井后,矿山建设的施工组织就变得相对简单。一是溜破系统不需要施工电梯井,粉矿清理水平施工紧迫性大大降低,与其他工程的施工顺序可以由平行施工改为顺序施工,减少了主井临时改绞后的提升压力和同时提升水平的个数;主井和副井可以共同承担溜破系统施工;主井永久装备可以选择季节和时间。d.安全性比较掘砌及电梯安装170m电梯天井施工危险性较大。电梯属特种设备,归政府特种设备管理部门管理,在井下使用,较在地表建筑中使用,在管理上很难到位。井下作业环境潮湿,增加了电梯运行中的不安全因素,给井下多增加一个危险源,且副井采用多绳提升,安全有保证。综合比较,在常峪铁矿建设中,选择了延深副井、取消粉矿清理电梯井的方案,经济效益更好。2南回风井设计优化2.1南回风与斜坡道贯通的施工组织常峪铁矿采用中深孔分段凿岩,铲运机分段出矿,嗣后充填的采矿方法,首采矿段为4号穿脉和3号穿脉,在水平方向上位于南回风井和斜坡道附近;在垂直方向上必须在-400m和-375m水平同时凿岩、同时爆破出矿。该矿采切工程施工的特点为:可以多头平行施工;因多头平行施工,在采切工程施工前,必须形成一进一回的通风系统,也就是必须有两个井筒实现贯通。根据4条井筒和斜坡道布置位置,回风井位于井田南部,距工程中心(矿山首采矿段)和斜坡道较近,但距主井、副井和进风井较远。如果由进风井或者主副井与斜坡道进行贯通,贯通平巷长度为1058.7m,施工工期为26.5个月,很明显,必然导致采切工程开始施工时间很晚。根据南风井距斜道较近的客观情况,当采用南回风与斜坡道贯通时,贯通巷道距离只有317m,施工工期为7.9个月。两者相比,通过南风井与斜坡道贯通距离短、工期短,并且南风井与斜坡道的贯通地点就在4号穿脉附近,这样可以尽早开始采切工程施工。由于-400m和-375m水平同时凿岩、同时爆破出矿,而南回风井设计深度为343m,井底标高-305m,为了尽早与斜坡道进行贯通,提出了南回风井延深方案。2.2优化延深方案2.2.1种方案:提前-400m水平南风井的延深有两个方案。第一方案:延深到-375m水平。优点是井筒延深工程量较少,增加投资较少,工期较短,井筒和斜坡道的独头通风距离较短。缺点是只能在-375m水平实现贯通,不能提前-400m水平的贯通工期,会导致-400m和-375m水平难以同时凿岩、同时爆破出矿,达不到缩短采切工程工期的目的。第二方案:延深到-400m水平。优点是可以满足-400m和-375m水平同时凿岩、同时爆破出矿,能达到缩短采切工程的目的。缺点是比第一方案增加25m井筒,会增加投资和井筒施工工期,也会增加井筒和斜坡道的独头通风距离。综合两个方案的优缺点,考虑到矿山建设的根本目的是为了早日出矿,为此,确定将南风井延深100m到达-400m水平,-400m水平与斜坡道形成贯通,为采切工程创造通风和安全条件。2.2.2贯通工程形成时间延深后的南风井与斜坡道在-400m水平的贯通工期为37个月,比不延深时,贯通工期可提前13个月,相应地采切工程形成时间也提前13个月,采切投产工期可以缩短到53个月,与主井提升系统和溜破系统形成时间(56个月)基本相适应。2.2.3-400m回风系统a.提升系统。南回风井延深到-400m水平,临时改绞为一对1.7m3临时双车罐笼,在-400m出矿水平作双钩提升,在-300m回风水平作单钩提升,既适应了-400m水平出渣量大,也兼顾了-300m水平出渣需要。b.通风系统。在斜坡施工到-300m水平时,增加一个施工队进行与南回风井的贯通施工,以缩短斜坡独头通风距离。在-400m水平贯通后,也解决了采切工程的通风问题