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竖井开拓

/shaft development/
条目作者刘育明

刘育明

最后更新 2022-01-20
浏览 183
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采用竖井作为矿石提升,人员、材料和设备出入的主要通道的开拓方法。

英文名称
shaft development
所属学科
矿业工程

竖井开拓(图1)是地下矿山中使用最广泛的开拓方法,适用于矿体赋存在地表以下的急倾斜和埋藏较深的水平及缓倾斜矿床的开拓。由于浅部和易采矿床逐步减少,深部矿床的开采越来越多,因而采用竖井开拓的矿山也会更多。截至2015年末,中国在运行的最深提升竖井的深度为1100多米,已完成掘进的最深井筒的深度为1500多米。国际上(如加拿大)运行的最深提升竖井的深度达2200多米。

图1 竖井开拓三维示意图图1 竖井开拓三维示意图

按提升容器的不同,竖井开拓可分为罐笼井开拓、箕斗井开拓(箕斗井主井,另配备罐笼井副井)、混合井开拓。方法选择可按以下作参考:①当矿石产量在900吨/天以下,井深在300米左右时,金属矿山一般采用罐笼提升。②当矿石产量在900~2000吨/天之间,通常采用箕斗罐笼互为配重的混合井提升。③当矿石产量在2000吨/天以上,通常采用箕斗提升,或箕斗、罐笼均为独立提升系统的混合井系统提升。④当矿石产量在5000吨/天以上,通常采用双箕斗的箕斗提升。当产量更大时,可采用一个井筒内配置四个箕斗两套提升系统(如南非帕拉博拉铜矿的主井)。

罐笼井除了可以提升矿石外,还可用作提升废石、人员、材料、设备,并兼作进风井。但罐笼井的提升能力小,矿车上下罐复杂,时间长,劳动强度大,用人多。许多罐笼井在用作提升矿废石时,都在井口和主要进出中段的马头门设井口机械化即推车机。一些大型矿山由于矿石或废石具有黏性、结块性,也常常用罐笼井提升矿石或废石。

罐笼井有单罐笼和多罐笼等提升方式。常见的有一套提升设施的单层单罐带平衡锤、单罐双层带平衡锤、单层双罐、双层双罐等方式,也有一个井筒中两套独立罐笼提升设施的。

箕斗井提升能力大,效率高,成本低。箕斗井既可提升矿石又可兼提废石。用箕斗提升废石可以大大减轻副井的提升压力。

中国矿石的箕斗井配置形式有:单箕斗带平衡锤;双箕斗互为配重;在生产规模大的矿山,还可采用四箕斗两套提升机的配置形式。

混合井主要有两种配置形式:①两套提升机分别提升箕斗和罐笼,并自带平衡锤。②一套提升机提升箕斗和罐笼,箕斗和罐笼互为配重。

根据竖井与矿床的相对位置不同,开拓也可分为下盘、侧翼和上盘三类竖井开拓方式。穿过矿体的竖井开拓,由于需要留设矿柱来保护井筒,因此应用较少。

竖井开拓中使用最广的方法(图2)。只要厂址、地形和工程地质条件允许,竖井就应布置在矿体下盘,这种布置方式具有基建工程量少、投资省、建设速度快等优点。

图2 下盘竖井开拓方式图2 下盘竖井开拓方式

  当矿床受厂址、地形或工程地质条件的限制,竖井不能布置在下盘或由于其他原因不能布置在下盘,可采用侧翼竖井开拓。当矿床走向长度短,建设规模小,为了减少井筒数量和简化运输通风系统,也可以采用侧翼竖井开拓。采用侧翼竖井开拓时,须对侧翼的矿床探清,避免井筒布置在未知的矿体上。

图3 侧翼竖井开拓方式图3 侧翼竖井开拓方式

  当矿床的下盘、侧翼无建设条件,或下盘、侧翼的工程地质条件较差,不适合布置井筒,或矿床的倾角近似于垂直或水平,或竖井布置在上盘距离选矿厂较近或有利于外部运输时,可采用上盘的布置方式。一般情况下这种布置方式有基建期工程量大,建设时间长,投资大等缺点。

图4 上盘竖井开拓方式图4 上盘竖井开拓方式

  • 于润沧.采矿工程师手册(上).北京:冶金工业出版社,2009.

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