坑内矿设计优化问题的探讨.pdf

第 4 卷第 5 期 2 0 0 6 年 1 0月 矿 业 工 程 M i n i ng En g i ne e r i n g 25 坑 内矿设计优化问题 的探讨 李庆亮 滑本领 1 ．中冶北 ‘ 工程技术有限公司，辽 宁 鞍山 1 1 4 0 0 2 ； 田迎春 陈晓云 2 ．鞍钢集团弓长岭矿业公司，辽宁 辽阳 1 1 1 0 0 7 摘要 通过坑 内矿开采诸 多因素的综合 比较而确 定的优化 设计技术 上可行 、经济上 合理 ，能 确保 矿 山 实现采矿高强度 、作业高效 率和经济高效益 。 关键词 坑 内矿 ；采矿 方法 ；结构参数 ；优化设计 ；技术 经济指标 中图分类号 T D 2 1 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 8 5 5 0 2 0 0 6 0 5 0 0 2 5 0 2 1 优化矿 山设计 的定义 坑 内矿设计是 一个 较 为 复 杂 的系 统工 程，包括 提 升 、 通风 、排水 、运输 、供水及 供 电系统 的选 择 和确 定 ，还 包 括采矿方法 的选择 和装备 水平 的确定 ，而任 何一 个技术 环 节都必须 符合 有关 技 术规 定 ，技 术 上 可行 、经济 上合 理 ， 总体达到采矿高 强度 、作 业高效 率 和经济 高效益 ，确保 矿 山始终处 于盈利 状态 。因此 ，优化 设计 的过 程就 是执行 有 关技术规 定和多因素的技术经济 比较过程 ，不论问题大 小， 都必须通 过技 术经济 比较确定 ，这就 是优 化设计的定义 。 2 优化矿山设计的基础条件 实现 一座矿山设计 的优化 必须建 立在地 质 资料 可靠及 执行 国家技术规定 和尊重科 学 的基 础上 ，否则设 计优 化就 失去可靠的基础 ，就会 出现假象 。 2 ， 1 地 质条 件清 楚是优化矿 山设计 的基础 矿床 的勘察一般分 为普 查 、详 查 、勘 探 3个 阶段 ，各 阶段查明矿床 的成 因类 型 、赋存条 件 、开 采技 术条 件 的程 度不 同，获得 的矿量 级别 也不 一 样 ，一般 称 为 A、B 、C、 D、E级 ，其主要 的是对 矿体 走 向、走 向长 、倾 向 、倾角 、 厚度 、埋藏标高 、储量 、品 位 、围 岩情 况是 否查 清 楚 ，这 是矿 山设计 优化 和施 工建 设 的基 础 。如淮 北 陈家 庄 铁矿 ， 设计规模 8 0万 t ／ a ，采用 竖井开 拓 ，井 巷施工 后发 现矿 体 不连续 ，矿量大量 减少 ，经 过复 查规 模定 为 1 0万 t ／ a ，造 成投 资的浪费；山西塔儿 山矿 也是 如此 ，井 下揭 露 的地 质 矿量 只为所提交矿量的 1 ／ 1 0 。 问题的关键是如何评 价设计 所依 据 的地 质 资料 的可靠 性 ，近几年设 计遇到以下几种情况 提供设 计的地质矿量均 为 D级 ； 提供设计 的地质 矿量 中工 业矿 量居 多 ，而储 量级 别 D级 数量少 ； 提供设计 的地质 矿量 中工 业矿 量少 ，而储 量级 别 D级数量 居多 。 这些情况要根据地质 资料提供 的矿床成 因、勘探 类型 、 矿体产状认真分 析 ，依 据 国土 资 源厅 2 0 0 2 2 7 1号 文件 的有关规定 区别 对待 加 以利 用。如 弓矿公 司 金家 沟 铁矿 ， 地质报告提供 的均 为 D级 矿量 ，按 常规不 能作 为设 计 和施 工依据 ，但通过对地质 资料分析 ，全矿床共 有 6 条 勘探线 ， 收稿 日期 2 0 0 6 ～0 6 0 7 作者简介 李庆亮 1 9 7 2 一 ，男 汉族 ，辽宁辽 阳人 ，中冶北方 工程技术有限公司采矿室工程师 。 打了 l 1 个钻孑 L ，是独 木露天开采矿体 的延深部分 ，矿体产 状基 本清楚 ，设计时 存 产量验证 、服务 年 限上 均按 2 7 1号 文取 0 ． 5可信 度系 数 。 矿 片下 铁 矿 中 央 区延 深开 采 ， 由于勘探程度 不 够 ．n级 矿量 占 4 7 ，C级 矿量 占 5 3 ， 而且 矿体沿走 向和倾 向连续性 好 ．对 D级 矿量取 0 ． 8的可 信度系数 ，不但满 足产量 验证 的要求 ，也使 规模 确 定具 有 可信性 。 也有的用户 D级矿量要 1 0 0 利用，只要设计讲清风 险程 度，也应 按 2 7 1号文件规定办 。 总之 ，处 理好地质要 素使矿 山优 化设 计有 一 个坚 实的 基础 。 2 ． 2 认真执行 国家有 关技术规定是设计优 化的保证 国家有关矿山设计 规定 、规 范是 通 过生产 实 践总结 出 来 的 ，是保障矿山正常 生产 的必要 行政 手 段 。设 计优 化就 是在执行 国家有关技 术规 定 、规范 的前 提下 求得 技术 上可 行和经济上合理 ，达到 整个设计的优化 。 在 弓长岭矿业公 司金家 沟铁 矿设 计过 程 中 ，为确 保独 木露天采场边坡稳定 ，设计留有保护边坡稳 定的保安 矿柱 。 设计时公 司又 提出矿柱 和坑 内 同时 开采要 求 。为确保 露 天 矿生 产安全 ，认 真执行安 全规 程 中的 地 下开 采必须 保 护 露天边坡 的稳 定之规 定 ，认 真而 明确地 提 出 “ 露 天开 采 结柬之 日，即是矿柱 开始回采之时 ，既 保证设计 的合理性 ， 又执行 了国家 的有关规定” 。 2 ． 3 贯彻国家政策是设计优 化的前提条件 凡是设 计涉及到党 的方针 政策 问题 ，必须 不 打折扣 地 执行 ，否则就无从谈优化 问题 。 关于采矿 占地 国家 有一条 明文规 定 ，即 占用 基本农 田 超过 5 亩 1亩 一6 6 7 IT I 时 需 经 国务 院批 准 ，据 此河 南 经 山寺铁矿小韩庄和冷 岗采 区 在井位选 择 和开拓 系统确 定 时 ，设计采用两个采 区统一 开拓系统 ，主、副井 分散 布置 ， 确保 占用基本农 田不 超过 5亩 。但 最近 矿 山又提 出集 中布 置 ，占地采用租用 的变通 办法 ，设计 按着 一反 一正 做 ，却 也体现 了贯彻执行党 的方针政策 。 2 ． 4 应用计 算机是设计优化 的基本手段 计算机 的应用能确保 设计优化 的准 确快捷 。 3 设计优化 的基本 内容 3 ． 1 矿山设计优化 的主 要内容 坑 内矿设 计，优 化的主要 内容包括 1 开拓 系统 的选 择和确定 ；2 矿 山产量验 证和 合理 规模 的确定 ；3 采矿 方法 的选择 及结 构参 数 的优化 ；4 设备选型 比较 与确 定 。 3 ． 2 设计优化 的基本 要点 维普资讯 2 6 矿 业 工 程 第4 卷 第5 期 3 ． 2 ． 1 开拓 系统 选 择 及 确 定 坑内矿 开拓系统 选择 必须坚持 多方案 比较 ，择优选用 。 设计 中常遇到 4 O ～5 0万 t ／ a 、开采深度 3 0 0 m左右 ，不经 比 较 ，直接选取箕斗提 升这是 不合 适 的，既使箕 斗提 升是对 的 ，也应进行多方案 比较后更有说服力 。 开拓系统 的优 化，重点是 提升能 力 、工程 量 和基 建时 间上必须留有余地，不能过分强调控制投资和基建时间短。 以往设计在基建 进度计 划编排 上 ，指 标偏高 ，图面上 需要 3年，而实际 5年 。 开拓系统优化是矿 山设计优 化 的重要 内容 ，凡是 具有 方案性 环节都应通过技术经济 比较确定 设计地下破碎必须对标高确定做 出技术经济 比较 ， 如考虑地下破碎 的服务年 限、下 移工 程量 、基 建时 间和提 升费用及矿体的勘探程度等 ； 井筒位置的优化选 择应从 占地 、是否 压矿 、内外 部运输及工程量大小考虑 ； 一 井下通风 系统 的优 化内容 包 括 机站 设 置、级 数、 工程量 和装机容量等 ； 井下运输系统优化 主要在满 足运 输量 要求的 前提 下，优化设备数量、运输巷道断面及工程量、设备投资、 运 营费用等方面 。 3 ． 2 ． 2产量 验 证 和 合 理 规 模 确 定 矿 山规模确定一般有两种情况 1 用户根据需要 确定 矿 山规模 ．由设计验证是否可以达到 ；2 由设计确定 合理 规模 在产量验证过程 中往 往出现验 证生 产能力 超出用 户 确 定的规模 ，而超出 幅度 较大 ，呈现 出用 户确 定的规模 小 的现象 ；也有验证生产能 力小于用 户确 定生产 能力 的 。此 时要求在产量验证时 ，要 综合考虑 设备 的效率 指标 、采 矿 强度 ，即不能完全按有效 矿块数 ，也 不能 完全按 年下 降速 度及新水平准备 时间确 定，设 计人员 需综合 考虑 合理确 定 矿 山规模是否可行 。 需要注意的是产量验证时，不能采取能力不够设备指 标找平 ，也不能以无 根据 的提高采 矿强 度方 法解决 ，必 须 结合选用采矿 方法 、装 备水 平、生 产矿 山实 际 综合 确定 ， 一 般情况下 ，验证 年产量后 选择合理 规模应 比用 户要求 的 规模高 5 ～1 0 。 3 ． 2 ． 3 采矿方法选择及结构参数的优化 采矿方法选择必须遵 循 的原 则 1 与矿 体赋存 条件 、 开采技术条件适 应 ；2 与开采规模相适应 。 采矿方法结 构参 数优 化 ，要 遵 循岩 石 力 学计 算结 果 ， 又要考虑 回采实际要求 及采矿设备 工作 方便 ，同时要参 照 国内生产矿山实际情 况后综合确 定 。通 常情况 下 ，应选 择 两种以上的采 矿 方法 ，通 过 采准 工程 量 计算 、采矿 成本 、 安全程度 、保证 产量 可靠性 及机械化程 度等进行 比较确定 ， 而直接选取则达不到优化 的目的。 3 ． 2 ． 4 采 矿 设 备 选择 及 确 定 采 矿设 备的优化标准主要是 1 采矿设备必须 与采矿 方法 、生产 能力 相匹配 ；2 使 用 可靠 ；3 应 与用 户要 求 相适应 。设计时 既不能单 纯追求 设备 大型 化 、机械 化 、液 压化 ，而 应与采 矿强度 、规模 相适 应 ，采 矿设 备选择 也存 在 经济比较和优化 问题 ，要通过 比较确 定 。如 弓长岭 井下 矿 中央区采 用无底柱分 段崩 落法 ，回采采用 S i mb a H2 5 2和 S i mb a H1 3 5 4凿 岩 机 ，S i mb a H1 3 5 4效 率 为 7 ． 2万 m／ 台 a ，而 S i mb a H2 5 2 效 率为 6万 m／ 台 a ，按 回采 矿量 计 算 ，S i mb a H1 3 5 4需 4台 ，S i mb a H2 5 2为 6台。尽 管 S i mb a H1 3 5 4每 台 4 2 0万元 ，S i mb a H2 5 2每 台仅 3 0 0万元 ， 但选择 S imb a H1 3 5 4设备费反而节省 1 2 0万元 。 3 ． 2 ． 5 矿产资源的回收和利用 亦是优化设计 的重要 内容 矿产资源是不能再 生 的，任何 损失 和破 坏矿产 资 源都 是不允许 的。因此 ，矿 产资源 的 回收 和利 用是矿 山设 计优 化 的重要标 志之 一。这就要求 在选择 矿块 布 置、采 矿方 法 时充分考虑矿产 资源 的回收利用 。 对矿体厚度 、倾角变 化大 的矿体 ，不能 强求采 矿方法 单一化 ，而应根据矿 体条件 ，选 用适 合 的采矿方法 ，目的 在 于提高矿产 资源的利用 率。弓长岭井 下铁矿 中央 区在采 矿方法选择上 ，无底柱分段崩落采矿方法 比 V C R法 回收率 高 ，完成相 同规模 3 7 0万 t ／ a ，采 用无 底柱 分 段崩 落法 每年可多 回收资源 9 0 ． 3万 t ，这是设 计推荐这 种采矿 方法 的 理 由之 一 。 4 设计优化 的标 准 一 座坑 内矿优化设计 的标准 一般应从 以下 几个 方面衡 量 设计推荐 的开拓 方案 ，应 当是通 过多 方案 比较后 确定 的，不 仅技 术 上先 进 、可 靠 ，而 且经 济 上是 合理 的 。 开拓系统 中的通风 、排 水 、供水 、供 电 供 气 及运输 系统 完善 ，系统体系配置合理 ，均能满足矿 山生产需要 。 规模确定合理可 行。矿 山合理规 模是 通过验 证综 合平衡确定 ，既不是 最大产量 ，也不 是最 小产量 ，而是综 合考虑采矿方法 、装备水平 、工作 面多少 、下降速 度大小 、 生产矿山实际加 以确定 的。 优化后 的采矿方 法及结 构参 数选 择 ，符合 矿体赋 存和矿体开采技术条 件 ，与矿 山规模 相适 应 ，与采 用的采 矿设备相匹配 ，并且 生产安全 、采准 工程 量少 、易 于操 作 及采用机械化设备 。 采矿装备水平确 定符合 实 际和矿 山规 模要求 ，与 其它的资金投入相适应 ，适合矿体 的开采条件 。 符合党 的土地 、资源 、能源及环保政策 。 Di s c u s s i o n o f o pt i mi z a t i o n o f u nd e r g r o u n d mi ni n g de s i g n L I Qi n g - l i a n g ，HUA B e n l i n g ，TI AN Yi n g c h u n ，CHEN Xi a o - y u n 1 ． No r t h e r n En g i n e e r i n g Te c h n o l o g y Co r p o r a t i o n o f Ch i n a Me t a l l u r g i c a l Co n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n ，An s h a n 1 1 4 0 0 1 ； 2 ． Go n g c h a n g l i n g M i n i n g Co mp a n y o f An s h a n I r o n S t e e l Gr o u p Co ．， L i a o y a n g 1 1 1 0 0 7 ， Ch i n a Ab s t r a c t I t i s t e c h n o l o g i c a l 1 y p r a c t i c a b l e a n d e c o n o mi c a l l y r e a s o n a b l e t O d e t e r mi n e a n o p t i mu m d e s i g n t h r o u g h c o mp r e h e n s i v e a n a l y s e s o f f a c t o r s i n f l u e n c i n g u n d e r g r o u n d mi n i n g ． Us i n g t h e o p t i mu m d e s i g n， h i g h mi n i n g i n t e n s i t y ， e f f e c t i v e n e s s a n d p r o f i t a r e e n s u r e d ． Ke y wo r d s u n d e r g r o u n d mi n e ； mi n i n g me t h o d ； s t r u c t u r a l p a r a me t e r s ； o p t i mi z a t i o n o f d e s i g n； t e c h n o e c o n o mi c i n d e x e s 维普资讯