千米深井主副提升方案的比较与选择

陈志兴

（紫金矿业建设有限公司厦门设计分公司，福建厦门361009）

1 设计条件

竖井提升是联系井上、井下的咽喉要道，它担负着矿石、废石、人员、材料和设备的垂直提升任务[1]。某铜矿竖井深度约1 277 m，工作制度330 d/a，3班/d，矿石提升量6 000 t/d，废石提升量600 t/d，最大班人员200人，材料和设备若干。其中，主提升系统承担矿石提升任务，副提升系统承担废石、材料和设备提升及人员升降任务。

与该提升规模相匹配的提升方案有两种：主、副井方案和混合井方案。主、副井方案即主、副提升系统各设一条独立竖井，提升机及电控系统安装在各自独立的井塔内，称为方案Ⅰ；混合井方案即主、副提升系统设置在同一条井筒内，两台提升机及两套电控系统安装在同一个井塔内，称为方案Ⅱ。

2 方案比较

根据提升任务、提升能力以及最低服务水平的要求，确定主、副提升系统主要技术参数，分别如表1、表2所示。

表1 主提升系统主要技术参数

表2 副提升系统主要技术参数

根据提升系统主要技术参数及设备选型，配置出两种方案的井塔、井筒断面及其他辅助工程，并就两个方案的可比工程量、可比施工工期、可比投资做如下技术经济比较，两方案相同部分及提升系统设备及经营费用基本相同，故不进行比较。比较内容如表3所示。

3 方案推荐

主、副井方案比混合井方案可比投资多1 003万元，占深部竖井工程总投资的比例较小，约为4.3%（按主、副井方案估算，深部竖井工程总投资为23 325万元）。因此主要从技术角度对竖井方案进行优缺点分析，分析要素有如下三点。

3.1 提升系统的安全、稳定、可靠性

安全规程规定[2]：无隔离设施的混合井，在升降人员的时间内，箕斗提升系统应中止运行。而人员升降时间每班约为1 h，且人员上下并不集中，有很大的不确定性，因此势必对矿石提升造成很大影响，也大大增加了生产管理的难度，根据该矿深部开采提升能力的要求，如果采用混合井，则必须在主、副提升格间设置隔墙。

隔墙使用一定年限后，在粉矿冲击、腐蚀等不利因素作用下，其力学性能会发生弱化。箕斗的运行速度为11.729 m/s（如采用引进设备方案，速度高达16 m/s），罐笼的运行速度为10.89 m/s（如采用引进设备方案，速度高达12 m/s），两套提升容器高速运行产生的风箱效应导致隔墙两侧形成压差，隔墙发生横向往复振动及变形，容易产生疲劳破坏。在这些不利因素的影响下，隔板易坠落，使隔墙本身成为安全隐患。即使建立隔墙监测系统，在深度达到1 200 m以上的竖井中，其维护工作量也相当大，同时也十分困难，且大量的检修维护工作对矿山的正常生产产生很大影响。从国内已运行的混合井的情况来看，也是如此。

而主、副井则各自独立，无隔墙设置要求，既可避免上述安全隐患，又可避免因隔墙检修维护对生产造成的影响。

从提升系统的安全、稳定、可靠性角度来看，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。

3.2 建设工期

混合井由于要安装隔墙，井筒装备量达1 173 t，大量的井筒装备安装使方案Ⅱ工期比方案Ⅰ工期约长6个月。两套提升系统安装在同一井筒和井塔内，由于相互干扰，安装调试无法同时进行，这也将导致方案Ⅱ工期比方案Ⅰ长2个月，即仅竖井工程本身的工期，方案Ⅱ比方案Ⅰ长8个月，另外，主、副井可单独施工，主井由于井筒装备安装量极少，能先于副井完成施工，并可以利用先期完工的主井作为深部水平巷道、溜破系统、回风道等其他辅助工程的措施井，所以，主、副井方案不仅竖井工程本身施工工期短，还能进一步加速整个深部矿体开采工程的建设进度。而混合井方案在大量的井筒装备没有安装完之前，无法作为深部工程的措施井。

表3 方案比较表

从建设工期的角度来看，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。

3.3 进风质量

安全规程规定：混合井作进风井时，应采取有效的净化措施，以保证风源质量。由于混合井服务中段较多，净化措施实施难度大[3]，目前在运行的混合井仅靠中间隔墙来实现风源净化，而隔墙并不能做到完全密封，国内目前在运行的混合井中多数由于隔墙腐蚀、维护难度大而取消了中间隔墙，代之以钢丝网，因此混合井作为进风井时，其风源质量无法得到保证，对井下工作环境带来不利影响，且不符合“六大系统”的要求。

主、副井方案中，只有副井进风，风源质量才能得到可靠保证。

从进风质量角度来看，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。

4 结语

目前国内混合井由于存在上述诸多问题，应用并不普遍，少数使用混合井的矿山不外乎三个原因：

第一，节省投资。如20世纪70年代的大厂锡矿2#竖井，由于资金短缺，采用混合井的主要目的是节省投资。

第二，工业场地限制。如湖北三鑫公司鸡冠嘴金矿，由于场地狭小，又受到前期工程的制约，不具备布置两条竖井的条件。

第三，由于特殊的工程地质条件，使得井筒掘砌非常困难。如金川镍业集团龙首矿，金川矿区普遍存在地应力大的特点，曾经出现过两条竖井在掘砌尚未完工时就垮塌的现象。

以上三个因素在该铜矿均不存在。

主、副井在国内得到广泛应用，大量的使用经验证明其成熟可靠，尤其在千米深井中优势更为突出。

基于上述理由，推荐采用方案Ⅰ，即主、副井方案。