CN102322290A - 一种用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下金属矿山的开采运输技术，尤其是胶带斜井。为了解决胶带斜井开拓在开采规模大、开采深度深的金属矿井中的运用问题，提供一种在上述条件下的地下金属矿井中运用胶带斜井进行开拓运输的方式，其特征在于整个胶带运输机段由胶带斜井和胶带运输机构成，一般设置在矿体外，由受矿保护转运短胶带运输机段、主胶带运输机段（一段或多段）和卸矿点转载运输机段构成；胶带运输机的运量大、运距长；地表不需设高层井塔，驱动站结构简单、投资少，工期短；驱动和控制、检测系统自动化程度高，结构较简单，投资低；斜井施工造价比竖井低，胶带损坏后可以分段更换，运营费低；胶带斜井开拓方式总的经济效益好。

Description

一种用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式

技术领域

本发明涉及地下金属矿山的开采运输技术，尤其是胶带斜井。 

背景技术

采用地下开采方式的金属矿山，当矿体赋存于地面以下、随着埋藏深度的增加，不能采用平硐开拓时，以往一般考虑采用竖井开拓或斜井开拓，分别用竖井或斜井作为主井提升矿石，与辅助罐笼竖井、平硐、无轨斜坡道、串车斜井等辅助提升井巷配套，构成相应的开拓方式。 

常用的竖井开拓方式及其局限性： 

罐笼竖井是间断式提升，只能用于辅助提升或小型矿井的矿石提升。

箕斗竖井虽然可用于大型或特大型矿山的矿石提升， 但也属于间断提升，由于箕斗容积及提升速度有限，因此其提升能力仍然受到限制。 

在目前条件下，超过千米深的一条箕斗竖井设计的提升能力只能达到600～700万t/a、1000～1200t/h。当矿井规模达到年产数千万吨时，不得不同时采用多条竖井进行开拓提升，致使提升设备台套数多、井巷及井塔（架）工程量大、投资和能耗大，成本高，效果受到很大影响。 

常用的斜井开拓方式及其局限性： 

包括箕斗斜井、矿车组串车斜井开拓，它们均系间断提升。在一个提升周期内无用的提升时间多，即使用双斗（双钩）提升，由于在井下受巷道断面的限制，提升容器不可能太大（如箕斗一般在10m³以下、矿车一般在2～3m³以下）；又由于在斜面轨道上运行，速度受到限制，至使提升能力有限。加之提升设备允许的缠绳量受到限制，使提升深度受到很大制约，因而斜井开拓的使用范围受到很大限制。一般用于中小型、深度不大的矿山。

而在胶带斜井中设置胶带运输机的胶带斜井开拓方式，可以发挥胶带运输机连续运输的特点，运输能力大，而且胶带运输机本身可以实现长距离输送，在深井开采中，还可以用多段胶带运输机接力运输来实现矿石的深井提升运输，具有用于规模大、埋藏深的矿井的使用条件。 

国内在二十世纪九十年代以前，胶带斜井在煤矿等非金属井下矿山已用于矿石提升，但提升深度并不太大。而在金属矿山，由于金属矿石的密度和硬度均远大于煤，担心用胶带提升金属矿石时容易损坏胶带，加之认为井下多段胶带接力运输时系统复杂、井巷工程量大，因而极大地限制了胶带斜井开拓在金属矿山、尤其是在较深矿井的应用。 

近10多年来随着胶带运输机技术的日愈发展，发明人设计的一些大型、特大型地下金属矿山中，成功地使用了胶带斜井开拓，其提升矿石的高度已超过300～400m，为在规模大、深度深的地下金属矿山采用胶带斜井开拓提供了成功经验。 

发明内容

本发明的目的是为了解决胶带斜井开拓在开采规模大、开采深度深的金属矿井中运用受到限制的问题， 提供一种在上述条件下的地下金属矿井中运用胶带斜井进行开拓运输的方式。 

本发明公开了一种用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，主要包括胶带运输机段及供其安设的斜井（巷）的设置方式 ，其特征在于胶带斜井设置在矿体外，整个胶带运输机段由胶带斜井和胶带运输机构成，由受矿保护转运短胶带运输机段、主胶带运输机段和卸矿点转载运输机段构成，胶带运输机段的一侧平行铺设了一条检修道。 

上述主胶带运输机段由一段或数段胶带运输机段构成，数段胶带运输机段设置成折返式。 

上述折返式的数段胶带运输机之间设置转载漏斗或者缓冲矿仓。 

上述胶带运输机段的一侧平行铺设了一条检修道，胶带运输机段和检修道设置在同一井筒内或者分别设置在两个井筒内，此时，胶带运输机段的井筒和检修道井筒之间按一定间距设联络通道，当数段胶带运输机段设置为折返式时，检修道也设置为折返式。 

上述检修道为用提升机提升的有轨通道或者为无轨车辆通行的斜坡道； 

当采用提升机提升的有轨通道作为检修道时，其最大坡度与上行式胶带运输机允许的坡度相一致；《金属非金属矿山安全规程》GB 16423—2006规定，带式输送机运输物料的最大坡度，向上（块矿）应不大于15°

上述无轨斜坡道每间隔300-400m的距离设置一个不小于20m的缓坡段，缓坡段坡度3%。

本发明主要是将胶带斜井用于规模大、埋藏深的地下金属矿山的开拓。规模大指矿石年产量大于或等于300万吨～数千万吨，埋藏深指用胶带运输机提升矿石的高度大于或等于300米。本发明将目前已有的多段胶带接力运输技术与本发明提出的多段斜井的设置方式结合起来，用于深井、大产量地下金属矿山的开拓，以解决竖井、其它斜井开拓方式存在的问题和受到的限制。 

在本发明中主胶带运输机段设置一段还是多段，与矿体分布情况、矿体长度、倾角、竖向延伸情况、埋藏深度、矿石运输终点方向和位置等有关： 

当矿体长度大、倾角较缓、埋藏深度相对较小时，可只设一段主胶带斜井及胶带运输机；

当矿体长度较短、埋藏深度相对较大、矿石运输终点在矿体侧翼时，可考虑在侧翼设置一段主胶带斜井及胶带运输机；

当矿体长度较短、埋藏深度相对较大、井下运输功最小位置在矿体中部、矿石运输终点亦在矿体中间时，可考虑分段设置折返式主胶带斜井及胶带运输机；当埋深越大时，折返段数越多； 

当矿体长度大，但倾角较陡、埋藏深度相对较大时，一般也要设折返式主胶带斜井及胶带运输机；段数并与胶带运输机检修道的设置方式有关，当设无轨斜坡道时，由于坡度较缓，段数可能会增加，当设有轨提升检修道时，由于坡度可以大一些，段数有可能减少；段数的设置还与可利用的施工井巷的设置情况有关，当短段数少时，可能要增加措施井。

从运行可靠性出发，段数越少越好。 

分段接力时转载设施的设置，有转载漏斗及转载缓冲矿仓的形式。当段数不多时，一般不设中间转载缓冲矿仓，而是用转载漏斗直接转载。但当段数多时，除仍可用转载漏斗直接转载外，也可将几段胶带划分为区段，在区段与区段之间设缓冲矿仓。是否划分区段视工程的具体情况分析确定。此外，当工程设置需要，由胶带运输向另一种运输方式转换时，则要设置转载缓冲矿仓。 

《金属非金属矿山安全规程》GB 16423—2006规定:在倾斜巷道中采用带式输送机运输，输送机的一侧应平行敷设一条检修道。 

胶带斜井和检修道有以下设置方式： 

1）同一井筒中设有轨检修道，符合上述规定，这是常规的设置方式。

2）与胶带斜井平行设置有轨辅助斜井，构成有轨双斜井开拓方式，并用辅助斜井作为胶带斜井中胶带运输机的检修通道。 

3）与胶带斜井平行设无轨斜坡道，构成无轨双斜井开拓方式，并用无轨斜坡道作为胶带斜井中胶带运输机的检修通道。 

在大规模无轨开采矿山中，当巷道总体布置条件允许时，可以与胶带斜井平行设置无轨斜坡道作为胶带运输机的检修通道，二者之间每隔100～150m设联络道相互连通，供检修作业及人员通行用。这样布置不但可以减小巷道断面，而且二井平行掘进，可以互为措施，能大大加快施工进度。但胶带斜井的坡度要适当控制，与斜坡道的坡度相互协调，以便于彼此联接及满足无轨车辆行走的要求，斜井长度比单独设置胶带运输机斜井要长一些。 

4）同一井筒中设无轨检修道。在大规模无轨开采矿山中，当已形成了无轨车辆通行系统，此时如在胶带斜井中采用有轨检修通道、使用提升机作为检修提升设备，则要增加有轨提升机施工的措施工程（如提升机硐室、绳道、掘进渣子和支护材料在有轨至无轨间相互转运的设施等）、铺轨工程，而且施工速度慢。而在同一井筒中设无轨检修道时，虽然斜井的坡度须兼顾胶带运输机和无轨车辆行走的需要，并要满足无轨施工车辆出渣运输的需要，坡度比单独设置胶带运输机所要求的要小一些，一般以小于18%为宜，这会使斜井长度和工程量有所增加，但胶带斜井可以省去用卷扬机提升的有轨检修系统，和上述措施工程，尤其是使用简单方便的无轨施工方法可以大大加快施工进度，并方便生产期间人员通行和胶带巡检工作。 

附图说明

图1是胶带斜井的基本结构平面示意图：一段主胶带斜井； 

图2是胶带斜井的基本结构立面示意图：一段主胶带斜井；

图3是胶带斜井的基本结构平面示意图：多段主胶带斜井；

图4是胶带斜井的基本结构示立面意图：多段主胶带斜井；

图5是实施例1的胶带斜井平面结构示意图；

图6是实施例1的胶带斜井立面结构示意图；

图7是实施例1的井筒断面示意图;

图8是实施例2的胶带斜井平面结构示意图；

图9是实施例2的胶带斜井立面结构示意图；

图10是实施例2的井筒断面示意图;

图11是实施例3的胶带斜井平面结构示意图；

图12是实施例3的胶带斜井立面结构示意图；

图13是实施例3的井筒断面示意图；

图14是实施例4的胶带斜井平面结构示意图；

图15是实施例4的胶带斜井立面结构示意图；

图16是实施例4的井筒断面示意图。

图中1是矿体，2是井下破碎站，3是碎后矿仓，4是给矿设施、5是受矿保护转运短胶带段，6是转载漏斗(或缓冲矿仓)，7、7-1、7-2、7-3、7-4、7-5是主胶带斜井段，8是卸矿点转载运输机段，9是矿石堆(或矿仓)，10是胶带运输机，11是斜井井筒，12是有轨辅助斜井，13是有轨检修车轨道，14是有轨检修小车，15是联络道，16是无轨斜坡道，17是无轨斜坡道缓坡段,18是人行道兼隔离墩，19是无轨检修用车辆，20是无轨检修车道，21是胶带道。 

具体实施方式                

实施例1、如图5、6、7所示：大红山铁矿地下400万t/a采矿一期工程胶带斜井开拓系统，主胶带斜井段设置在主矿体的侧翼，由4段构成（井下2段、地表2段），采用同一井筒中设有轨检修道的设置方式。

该项目采用胶带斜井－无轨斜坡道－辅助盲竖井联合拓方式，由井下至地表选矿厂的矿石胶带运输系统由4段胶带构成，即由受矿保护转运短胶带运输机段5，两段主胶带斜井段7-1和7-2，和卸矿点转载运输机段8构成，设置在主矿体1的侧翼，开采的矿石经井下破碎站2破碎后送入碎后矿仓3，经给矿设施4送入受矿保护转运短胶带段5，然后送入主胶带斜井段进行输送，各段胶带运输机段之间设置了转载漏斗6。 

主胶带斜井段7-1倾角14°、胶带运输机长1850m、运量400万t/a(12121t/d)，提升高度421.15m，采用在同一井筒中设有轨检修道的设置方式，主胶带斜井井筒11中的有轨检修道一侧，铺设轨距为900mm、24kg/m的钢轨作为检修车轨道13，在地表设JK-3-20A型单绳卷扬机作为提升设备，提升检修小车14；在另一侧安设胶带运输机10，胶带运输机和有轨检修道之间设置了人行道兼隔离墩18。 

实施例2、如图8、9、10所示：大红山铁矿深部二期工程开采的矿体埋深约700～1000m，开拓系统采用胶带斜井－无轨斜坡道－辅助竖井联合开拓方式。 

主胶带斜井段设置在主矿体1的侧翼中部，共由7段构成（井下5段、地表2段），由受矿保护转运短胶带运输机段5，五段折返式主胶带斜井段7-1、7-2、7-3、7-4、7-5，和卸矿点转载运输机段8构成，采用在同一井筒内设无轨检修道的设置方式；总的提升高度达到783m，总长度约5000m，运量进一步增加到600万t/a、1250t/h。 

其中： 

主胶带斜井段7-1倾角10o12’14’’、输送机长度约1305m；

主胶带斜井段7-2倾角0o、输送机长度约130m。；

主胶带斜井段7-3倾角10o12’14’’、输送机长度约1072m； 

两条并列布置的受矿保护转运短胶带运输机段5倾角0o、输送机长度约130m。

主胶带斜井井筒11中平行布置胶带道21和无轨检修道20，胶带道坡度18%，无轨检修道平均坡度与胶带道相同，也为18%。无轨检修道20每间隔约400m的距离设置一个不小于20m的缓坡段，缓坡段坡度3%，缓坡段两端设坡度调整段，调整段坡度19.92%，其它地段为正常段，正常段坡度18%。 

胶带运输机和无轨检修道之间设置了人行道兼隔离墩18。 

实施例3、如图11、12、13所示。大红山铜矿一期工程矿体埋深大于300m，采用与胶带斜井平行设置有轨辅助斜井、构成平行双斜井开拓的方式，用辅助斜井作为胶带斜井中胶带运输机的检修通道。运输量达到400万t/a、13000t/d。 

  

主胶带斜井设置在主矿体1侧翼、由5段构成（井下2段、地表3段），由受矿保护转运短胶带运输机段5，三段折返式主胶带斜井段7-1、7-2、7-3，和卸矿点转载运输机段8构成，与胶带斜井井筒11平行设置有轨辅助斜井井筒12。

受矿保护转运短胶带运输机段5倾角0o、输送机长度130m； 

主胶带运输机段7-1长1475m(含落平段)，倾角14o,　提升高度340m；

主胶带运输机段7-2长65m, 倾角 0 o；

主胶带运输机段7-3长351m，倾角12o, 　提升高度73m；

卸矿点转载运输机段8长38m，倾角0o。

提升高度共413m，长2059m。 

辅助斜井井筒12内设JK-2.5/20型卷扬机、铺设38kg/m轨道，轨距600mm。可作为胶带斜井中运输机的检修提升设备。 

两斜井平行设置，井筒中心线相距30m，二井沿斜长每距100m设联络道15相互联通。 

胶带斜井断面按照满足胶带运输机配置及设人行通道的需要设置，胶带斜井中不设提升机有轨检修运输道，其功能由辅助斜井的提升机担负。 

  

实施例4、如图 14、15、16所示。

大红山铁矿二道河矿段开采的矿体埋深400～800m，采用胶带斜井－无轨斜坡道－辅助竖井开拓，开采规模为原矿量100万t/a。

二道河铁矿段胶带斜井开拓系统，主胶带斜井设置在主矿体1侧翼、由3段构成（井下3段），由受矿保护转运短胶带运输机段5，主胶带斜井段7，和卸矿点转载运输机段8构成，与胶带斜井平行设无轨斜坡道兼作检修道。 

受矿保护转运短胶带运输机段5倾角14o, 长115m；主胶带斜井运输机段7提升高度160m，长度1080m，倾角9o13'58"（16.26%）；卸矿点转载运输机段8胶带机长78m，倾角0度。 

根据矿体情况和运输方向的需要，胶带斜井及斜坡道设置在矿体的侧翼，采用与胶带斜井平行设无轨斜坡道、构成无轨双斜井开拓方式，并用无轨斜坡道作为胶带斜井中胶带运输机的检修通道。 

此胶带斜井作为矿石运输通道，无轨斜坡道16作为检修道兼作为无轨采掘设备、大件运输及部分大宗材料的运输通道。斜坡道16与胶带斜井11平行布置，两巷道壁之间的距离为20m。沿斜长方向每隔150m左右设联络巷道15。胶带斜井坡度正常段保持9o13'58"（16.26%）不变，井筒段斜长1006.03m(不含落平段)。斜坡道全长1108.25m，内设两段缓坡过渡段，缓坡段17长约30～35m。在缓坡段、斜坡道坡度由正常坡度（16.26%）逐渐降低变为3％左右，其底板会逐渐高于胶带斜井底板，过了缓坡段，其坡度又逐渐恢复到正常坡度，其底板也逐渐下降接近胶带斜井底板。在联络道处，两井底板间的高差控制使联络道坡度不大于10％。 

由于此胶带运输系统要向另一条箕斗竖井转运矿石，故设置转运缓冲矿仓6进行转运。 

在本发明中，胶带斜井是连续运输，运输能力大，可以达到每小时数千吨至上万吨；对于年产量达到3000万t/a的深井金属矿山，只需要1条提升能力为6000t/h或2条提升能力为3000t/h的胶带斜井就可以取代5～6条（套）箕斗竖井的提升能力。 

胶带斜井开拓方式还具有以下优越性： 

胶带运输机可输送的距离长；

地表不需设高层井塔，驱动站结构简单、投资少，工期短；

驱动和控制、检测系统自动化程度高，结构较简单，投资低；

斜井施工造价比竖井低，胶带损坏后可以分段更换，运营费低。

胶带斜井方案总的经济效益好。 

在大红山铁矿一、二期工程设计中，对箕斗竖井和胶带斜井方案的经济比较表明，胶带斜井接力运输方案的投资能比箕斗竖井方式少，（一期时少13.83%，二期时少36.98%），年经营费用低（一期时少41.29%，二期时少13.72%），经济效益好。 

Claims (6)

1.一种用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，主要包括胶带运输机段及供其安设的斜井的设置方式，其特征在于整个胶带运输机段由胶带斜井和胶带运输机构成，一般设置在矿体外，由受矿保护转运短胶带运输机段（5）、主胶带运输机段（7）和卸矿点转载运输机段（8）构成，胶带运输机段的一侧平行铺设了一条检修道。

2.如权利要求1所说的用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，其特征在于所述主胶带运输机段由一段或数段胶带运输机段（7）构成；数段胶带运输机段（7）可设置成折返式。

3.如权利要求1所说的用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，其特征在于所述折返式的数段胶带运输机段（7）之间设置转载漏斗（6）或者缓冲矿仓。

4.如权利要求1所说的用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，其特征在于所述胶带运输机段（7）和检修道（13、20）设置在同一井筒内，彼此之间设置人行道兼隔离墩（18）；或者分别设置在两个井筒内，胶带运输机段（7）和检修道（13、20）之间按一定间距开设联络道（15）；当数段胶带运输机段设置为折返式时，检修道也设置为折返式。

5.如权利要求1所说的用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，其特征在于上述检修道（13、20）为用提升机提升的检修车轨道（13、12）或者无轨斜坡道（16、20）；

当采用提升机提升的有轨通道作为检修道时，其最大坡度与上行式胶带运输机允许的坡度相一致；《金属非金属矿山安全规程》GB 16423—2006规定，带式输送机运输物料的最大坡度，向上（块矿）应不大于15°。

6.如权利要求1所说的用于大规模地下金属矿山的胶带斜井开拓方式，其特征在于上述无轨斜坡道（16）每间隔200-400m的距离设置一个不小于20m的缓坡段（17），缓坡段坡度约为3%-5%。

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